Dramatiska videofilmer visade att TransAsia Airways plan klippte en bro när den kom ner kort efter starten från en Taipei flygplats.
Planet med 58 personer gick sönder när det störtade in i floden Keelung i Taipei. Flygkroppen bärgades senare av kranen.
Det var 15 överlevande från vraket men 12 personer saknas.
Televisionsfilmen visade att några passagerare vadade sig bort från vraket och att ett litet barn drogs ut levande av räddningsarbetare.
Nödteamen öppnade planet medan det var i vattnet men kunde inte nå passagerarna fångade i den främre delen av flygplanskroppen.
När natten föll, användes en kran för att lyfta vraket till banken. Dödssiffran förväntades stiga när räddningsteamen genomsökte flygkroppen och floden för de 12 saknade passagerarna.
"För tillfället ser saker inte alltför optimistisk ut," Wu Jun-Hong, en Taipei brandkår tjänsteman som samordnar räddningsinsatsen berättade reportrar.
ATR-72 turbopropplanet hade just tagit av från Taipei Songshan flygplats och var på väg till Kinmenöarna, strax utanför kusten av den sydöstra kinesiska staden Xiamen.
Det är den andra Transasia ATR-72 att krascha i sju månader, efter en olycka i juli förra året som dödade 48 personer och skadade 15.
Den slutliga kommunikationen från piloterna till flygledningen var "Mayday, mayday, motor fire out", enligt en inspelning spelas på lokala medier. Inspelningen kontrollerades inte omedelbart av flygtjänstemän.
Än en gång tittar vi på chockerande bilder av en flygolycka. Man kan tro att det blir farligare att flyga, men det är det inte. Faktum är att när man tittar på antalet krascher och dödsfall jämfört med det stora antalet människor som flyger i dag, befinner vi oss i en gyllene era av flygplanssäkerhet.
Enligt säkerhetsanalytikerna Ascend, 2014 var snävt det säkraste året någonsin, med en dödlig olycka per 2,38 miljoner flygningar, jämfört med varje 1,91 miljoner flygningar 2013. Detta inkluderar inte förlusten av det malaysiska flygbolaget över Ukraina, där 298 människor dog, vilket de räknar som en krigsförlust snarare än en olycka.
År 2014 dog nästan tusen personer, dvs. 700 fler än året innan. Fruktansvärda siffror, men jämför detta med det värsta året, 1972, då 2 370 passagerare dödades. Det var mycket mindre flygning då, kanske en fjärdedel av vad som finns idag.
Ingenting är någonsin utan risk, men chanserna att dö i ett flygplan "olycka" är lägre än någonsin.
Flygledare förlorade kontakten med planet vid 10:55 lokal tid (02:55 GMT).
Fottaget av planet som filmades inifrån förbipasserande bilar visade att det bankar kraftigt, slår en taxi och klipper av bron innan de störtar in i floden.
"Jag såg en taxi, förmodligen bara meter före mig, bli påkörd av en vinge av planet," ett ögonvittne berättade lokala medier.
"Flygplanet var stort och väldigt nära mig. Jag darrar fortfarande."
TV-filmen visade räddningspersonal som stod på bakdelen av det trasiga vraket och försökte dra ut passagerare ur planet med rep.
En taiwanesisk far berättade för reportrar att han lyckades rädda sin fru innan han märkte att hans tvåårige son fortfarande var fångad under vattnet. Pojken räddades senare men tros vara i kritiskt tillstånd.
Majoriteten av planet, inklusive den främre delen av flygplanskroppen och vingarna, var nedsänkt efter att det störtat in i floden Keelung.
Jaime Molloy, en engelsk lärare som har bott i Taipei i tre och ett halvt år och arbetar nära olycksplatsen, berättade för BBC: "De mest oroande scener jag såg var skräpet, som inkluderade handbagage och personliga tillhörigheter, liksom delar av planet."
TransAsia sade att man hade kontaktat släktingar till alla 22 taiwanesiska passagerare ombord och försökte nå släktingar till de kinesiska medborgarna.
Bland de 15 skadade fanns 11 från Taiwan, tre från Kina och en medlem av besättningen. Flygbolaget sade att en skadad passagerare redan hade blivit utskriven från sjukhuset.
BBC: s Cindy Sui i Taipei säger att de kinesiska turisterna kunde ha varit på väg hem som många människor kommer till Taiwan via Kinmen ön.
TransAsia hövding Chen Xinde erbjöd en "djup ursäkt" i en TV-sänd nyhetskonferens, men sade att hans plan hade varit "under noggrann granskning" sedan mitten av 2014.
"Både våra plan och vårt flygsäkerhetssystem följer strikta regler, så vi vill också veta vad som fick den nya flygplansmodellen att krascha, men jag vill inte spekulera," sade han.
Planets färdskrivare, även kallade svarta lådor, har återfunnits.
Ett plan med mestadels kinesiska turister har störtat ner i en flod i Taiwan och dödat minst 31 människor.