Fyra personer befann sig ombord på planet, som var av typen Cessna Citation. Enligt delstatspolisen i Virginia har inga överlevande hittats på olycksplatsen.
När flygplanet kränkte huvudstadens luftrum skickades stridsflygplan upp och många av stadens invånare uppmärksammade höga ljud efter att stridsflygen bröt ljudvallen.
Planet lyfte från Elizabethtown i Tennessee, och var på väg mot Long Islands MacArthur Airport när det oförklarligt vände över New Yorks Long Island och flög rakt ner över Washington DC innan det kraschade i bergig terräng i Virginia, vid klockan 15.30 lokal tid.
Nordamerikas luftförsvarskommando, Norad, säger i ett uttalande att piloten inte var kontaktbar och att planet tros ha flugit på autopilot före kraschen.