Slotin y siete colegas realizaban uno de los primeros pasos de una reacción de fisión nuclear colocando dos medias esferas de berilio rodeando a un núcleo de plutonio.
Mientras sostenía con su mano la semiesfera superior mantenía la separación con la inferior mediante un destornillador - que no formaba parte del protocolo del experimento - tras haber retirado las calzas que separaban ambas piezas.
El destornillador se resbaló y el hemisferio superior de berilio cayó accidentalmente, provocando la reacción del plutonio y la emisión de radiación electromagnética de alta energía, observándose un “brillo azul” debido a la ionización del aire y una gran bocanada de calor.
Slotin, que era el más cercano a la reacción, sintió un sabor agrio en su boca y una intensa sensación de quemazón en su mano izquierda, por lo que retiró esta tirando al suelo la semiesfera de berilio y terminando así la reacción.
A pesar de su rapidez, había estado expuesto a un dosis letal de radiación gamma y neutrones que equivalía a la recibida por un organismo a 1500 metros del lugar de explosión de una bomba atómica.
Los compañeros de Slotin lo llevaron inmediatamente al hospital, pero ya había sufrido daños irreparables y aunque numerosos voluntarios donaron sangre para realizar transfusiones, todos los esfuerzos fueron en vano pues murió el 30 de mayo de 1946.
El incidente fue considerado información clasificada y ni siquiera el resto del personal del laboratorio supo de él, marcando el final de los experimentos de ensamblaje manual de elementos cercanos a la masa crítica, que a partir de entonces se realizaron a distancia con máquinas .
La rápida reacción de Slotin, aunque no pudo evitar su muerte, previno que causase la de las siete personas que trabajaban con él.
Se afirmó que el accidente pudo ser evitado si el físico hubiese seguido el procedimiento, pero cuando el hombre desencadena fuerzas incontrolables por él suceden cosas así.
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