但此事的余波未平，U-2 穿越苏联领空的行动彻底结束了，为了继续获取苏联核武器情报，“臭鼬”工厂的工程师们再接再厉，研制出性能更先进的 SR-71“黑鸟”高空高速侦察机，接替 U-2 侦察机继续执行穿越任务，而 U-2 侦察机则被打发到其它热点地区上空继续执行侦察任务。可那里的天空也一样潜伏着杀机，很快 U-2 侦察机在古巴上空遇到了麻烦。
1962 年注定是个不平凡的年份。这一年美苏双方的“导弹差距”持续拉大，苏联人的 R-7 洲际导弹在技术上已经彻底走进死胡同，而新一代 R-16 洲际导弹距离实际部署尚需时日，苏联人在与美国的“导弹竞赛”里处于劣势地位。为了尽快弥补差距，赫鲁晓夫决定冒险把中程核导弹部署到古巴，这样一来就可以覆盖美国全境，行动代号“阿纳德尔”。
“阿纳德尔”行动开始不久就被美国人察觉了，8月 29 日，一架 U-2 侦察机对古巴进行了空中侦察，发现 8 处新修建的 S-75 防空导弹阵地，另外，部署在加勒比海上的美军电子侦察船也捕捉到苏联雷达开机测试的信号。中情局局长 John.McCone 由此判断苏联一定在古巴部署了某种重要的战略武器——很可能是弹道导弹，新出现的防空导弹就是为这种武器提供保护的。这个情况引起了时任美国总统的肯尼迪的注意，他需要了解铁幕那头究竟在干什么？但新出现的防空导弹阵地又让美国人投鼠忌器——派遣 U-2 侦察机穿越古巴必须小心翼翼，可时不我待，越来越多的迹象表明苏联人正在古巴部署进攻性武器，更糟糕的是这个时候正值加勒比海台风季节，恶劣的天气使得 U-2 无法执行侦察飞行，因此直到 10 月 14 日，美国人才拿到清晰的侦察照片——苏联人已经在古巴部署了 R-14 中程核导弹。一场几乎把美苏拖进核战争边缘的危机由此开始。
U-2 高空侦察机拍到的古巴导弹基地的照片，可以看到中程导弹拖车已经出现在阵地上，一场危机即将爆发
肯尼迪总统和国防部长麦克纳马拉正在白宫紧张研究局势，然后做出决定：封锁古巴，然后核摊牌：要么撤走导弹，要么准备打一场核战争
1962 年 10 月下旬，围绕着苏联人在古巴部署中程导弹的危机已经趋于白热化，美苏双方互不相让，这种情况下美国人急于了解对方的底牌，对古巴的空中侦察日益频繁，不但有 U-2 侦察机，连海军的 和空军的 也参与进来了。而为了应对美国可能的空中打击，苏联人也在阵地周围部署了 S-75 防空导弹和 。双方在空中时常遭遇，但为了避免事态扩大，双方都没有主动开火。10 月 26 日，古巴领导人卡斯特罗视察了驻古巴苏军司令部时指责防空部队对美军飞机频繁入侵古巴领空的行为制止不力，命令古巴防空部队可以向美机开火，然后要求苏军照办。10 月 27 日，美军少校鲁道夫.安德森接到命令：驾驶编号为 56-6676 的 U-2F 高空侦察机从佛罗里达州奥兰多附近的 McCoy 空军基地起飞，潜入古巴上空进行侦察。
当天清晨，安德森少校驾机进入古巴领空。一进入古巴领空，苏联防空雷达就开始对他进行密切跟踪监视（并赋予其编号“目标 33”），苏联雷达操作手和各级指挥员在雷达屏幕前密切监视着这架 U-2 侦察机的一举一动。经过之处的防空导弹阵地都处于一级战备状态——准备随时击落这架敌机。
为了配合U-2侦察机的行动，美军还出动了其它舰机在古巴近海活动，包括空军第 55 战略侦察联队的 RB-47 电子侦察机和美国海军“牛津”号电子侦察船，他们时刻注意着苏联防空部队的异动。当他们发现情况异常后立即通过各种途径上报华盛顿，但却独独没有通知安德森少校。毫无疑问，驾驶 U-2 侦察机的安德森少校正身处险境，但他自己却一无所知。
与此同时，驻古巴苏军副司令 Leonid Garbuz 将军和分管防空的副司令 Stepan Grechko 将军还在为是否击落这架敌机的问题争论不休。本来他们希望联系苏军驻古巴集群司令 Issa Pliyev 将军，请他定夺。但不巧的是后者因为水土不服染上重病正在医院，根本履行不了指挥职责。此时 U-2 侦察机已经完成侦察任务，转向西北飞越关塔那摩上空开始返航。得知这个情况后，两位副司令决定自己承担指挥责任——击落这架 U-2 侦察机。
俗话说军令如山，一旦下定决心后面就只剩下雷厉风行的执行命令了。Grechko 将军通过电话向驻古巴苏军第 11 防空师师长 Georgi Voronkov 上校下达了“击落目标33”的命令；后者再逐层将命令传达给第 507 防空团团长 Guseinov；最终该任务交由其下属第一防空营营长 Ivan Gerchenkov 少校具体执行，该营的阵地当时正位于东方省巴内斯镇附近。该营随即向“目标 33”连续发射了三枚 S-75 地空导弹，全部命中目标，U-2 侦察机当场坠毁在小镇贝塔基斯附近。安德森少校不幸丧生，找到他的遗体时，他还端坐在驾驶舱里，事后检查发现安德森少校的高空增压服被导弹碎片刺穿导致其身体内快速失压是杀死他的罪魁祸首。当天上午 10 时 19 分，苏军确认“目标 33”被消灭。
安德森少校遗照，他是整个古巴导弹危机中唯一一位战斗伤亡人员
当时古巴报纸上头版报道击落 U-2 新闻
U-2 残骸落地后，当地村民迅速围拢过来，不久古巴军人也赶到现场。与此同时，古巴电台向全世界广播这条“爆炸性新闻”——“古巴在与美帝国主义的斗争中取得了重大胜利”，顿时古巴沸腾了，而佛罗里达海峡另一端的情绪却是一片晦暗。当“一架 U-2 侦察机被击落”的消息到达华盛顿时，肯尼迪总统正在白宫召开关于其他问题的会议。按照肯尼迪总统和他的幕僚事前商定的方案：一旦美国飞机被击落，美国将入侵古巴。幸运的是，这一刻美国人改变主意，因为他们认为向美机开火的行为与其说是莫斯科的蓄意挑衅，倒更像是一线人员所为。事实证明肯尼迪总统的判断是正确的，最终他顶住了压力，没有让事态进一步扩大。美苏之间的谈判坚持进行，最终避免了一场核战争。
对古巴人而言，他们的胆子更壮了，卡斯特罗明令古巴防空部队可以向低飞的美军飞机开火。不久后一架美国海军 RF-8 侦察机在执行低空侦察任务时遭到古巴 37 毫米高射炮射击，好在这次运气站在美国人一边，飞行员安然无恙地把受轻伤的飞机飞回基地。由于没人受伤加上物质损失微不足道，白宫根本没把它放在心上。