พันจ่าอากาศเอกสุขเกษมเป็นหนึ่งในเจ้าหน้าที่สามนายที่ออกลาดตระเวนหาข่าวสารยาเสพติดริมฝั่งแม่น้ำโขง เมื่อวันที่ 10 มิถุนายน เวลา 18.00 น. หลังจากพบกระสอบต้องสงสัยคล้ายยาเสพติดวางอยู่บนโขดหินกลางแม่น้ำโขง ห่างจากฝั่งไทยประมาณ 500 เมตร ทั้งสามนายจึงพายเรือหาปลาของชาวบ้านออกไปตรวจสอบ แต่เนื่องจากกระแสน้ำเชี่ยวและมีน้ำวน ทำให้เรือพลิกคว่ำ เจ้าหน้าที่สองนายสามารถว่ายน้ำเข้าฝั่งได้อย่างปลอดภัย ส่วนพันจ่าอากาศเอกสุขเกษมจมหายไปพร้อมปืน M16 สองกระบอก
ร่างของพันจ่าอากาศเอกสุขเกษมถูกส่งไปชันสูตรพลิกศพที่โรงพยาบาลเขมราฐ และจะส่งต่อไปยังแผนกนิติเวช โรงพยาบาลสรรพสิทธิประสงค์อุบลราชธานี จากนั้นจะนำศพขึ้นเครื่องบินไปที่กรมอากาศโยธิน กรุงเทพมหานคร เพื่อประกอบพิธีทางศาสนาต่อไป
เพื่อนนักเรียนจ่าอากาศ รุ่น 55 ได้โพสต์ข้อความแสดงความอาลัยต่อการจากไปของพันจ่าอากาศเอกสุขเกษม พรหมพันธ์ชัย บนเพจของรุ่นว่า “วันนี้อยู่ดูโลกให้โสภิณ พรุ่งนี้ชีวินสิ้น ไม่รู้…วันตาย” พร้อมกล่าวขอบคุณสำหรับทุกสิ่งที่ได้ทำเพื่อตอบแทนคุณแผ่นดิน และแสดงความเสียใจอย่างสุดซึ้งกับครอบครัวของพันจ่าอากาศเอกสุขเกษม (เป้)
