Até o instante do desaparecimento dos monitores de radar, a tripulação não havia relatado nenhuma anomalia com o voo. O sistema ACARS do avião também não enviou mensagens por satélite, o que deveria ocorrer automaticamente no caso de alguma falha.
Em 24 de março de 2014, o governo malaio comunicou oficialmente que o voo caiu no mar no Oceano Índico sem deixar sobreviventes. Segundo registos feitos por satélites, o avião voou por várias horas após desaparecer dos radares, até esgotar o combustível, com todos os seus sistemas de comunicação desativados. Mesmo após três anos de extensas buscas, comandadas pelos governos da Austrália, da Malásia e da China no período de 2014 a 2017, os destroços da aeronave nunca foram localizados, tornando o caso um dos maiores mistérios da aviação civil contemporânea.
Dois destroços, encontrados a 27 de dezembro de 2015 e a 27 de fevereiro de 2016 em dois locais separados por 220 quilómetros, na costa de Moçambique, pertencem "quase com toda a certeza" ao voo MH370. As duas peças faziam parte da fuselagem do Boeing 777.