Ngày 24/11/2015, Thổ Nhĩ Kỳ tuyên bố rằng một máy bay chiến đấu Su-24 đã bị máy bay chiến đấu F-16 bắn rơi 17 giây sau khi nó xâm phạm không phận Thổ Nhĩ Kỳ. Nga cho biết máy bay đã không vượt qua biên giới Syria-Thổ Nhĩ Kỳ, trong khi NATO nói rằng họ ủng hộ Ankara.
Theo Thổ Nhĩ Kỳ, các máy bay chiến đấu của Nga đã được cảnh báo nhiều lần trong vòng 5 phút, trong khi Moscow tuyên bố Thổ Nhĩ Kỳ đã bắn tên lửa mà không có bất kỳ cảnh báo nào. Hai phi công Nga đã nhảy dù thành công nhưng chỉ một người được lính đặc nhiệm Nga giải cứu. Một người khác thiệt mạng do trúng đạn của một nhóm quân nổi dậy người Thổ Nhĩ Kỳ hoạt động ở khu vực biên giới.
Ngay sau khi vụ việc xảy ra, Thổ Nhĩ Kỳ đã liên hệ với NATO để nhờ hỗ trợ, vì Ankara là một thành viên của NATO. Động thái này đã khiến Tổng thống Nga Vladimir Putin tức giận, ông gọi đây là “cú đâm sau lưng”. Quân đội Nga tin rằng Thổ Nhĩ Kỳ đang chuẩn bị cho khả năng bắn hạ máy bay Nga trong một vụ tương tự như một vụ phục kích.
Tổng thống Thổ Nhĩ Kỳ Recep Tayyip Erdogan ban đầu bày tỏ lấy làm tiếc về vụ việc, nhưng đây là nguyên tắc của Thổ Nhĩ Kỳ trong việc xử lý xung đột và hy vọng cuộc khủng hoảng sẽ được giải quyết càng sớm càng tốt. Nhưng Nga không chấp nhận cách hiểu này. Moscow đã áp đặt một loạt lệnh trừng phạt kinh tế ảnh hưởng đến thương mại, xây dựng và du lịch của Thổ Nhĩ Kỳ. Sự kiện đã sản sinh ra nhiều nguồn gốc lịch sử trong mối quan hệ giữa hai nước, được ví von là “rơi xuống vực thẳm”.