Khoảng 16h chiều 15/12, tòa tháp đôi của Tập đoàn Điện lực Việt Nam trên phố Cửa Bắc bốc cháy dữ dội, khói đen bao trùm toàn bộ hai tòa tháp cao 29 và 33 tầng. Đứng ở trên cầu Long Biên, Chương Dương, Thăng Long... cũng có thể nhìn thấy cột khói đen cao hàng trăm mét.
17h30, hiện trường khu vực cháy khá hỗn loạn, hàng chục công nhân làm việc trên các tầng vẫn bị mắc kẹt. Tiếng xe cứu hỏa hú vang trên nhiều tuyến đường, 7-8 xe cứu hỏa cùng hàng chục cảnh sát chữa cháy liên tục ra vào hiện trường.
Một xe thang được đưa đến cứu hộ, nhưng do chỉ có thể vươn tới tầng 10 nên những công nhân ở tầng cao hơn phải đập kính đứng chênh vênh trên những thanh sắt phía ngoài chờ. Ở tầng 19, có một người đang vẫy tay cầu cứu. Vẫn còn một số người ở tầng thượng và 2 người ở ban công tầng 9 và 29.
Trời càng lúc càng tối, điện bị cắt, khói vẫn bốc lên nghi ngút từ tầng hầm. Một công nhân chạy thoát ra ngoài từ khi đám cháy mới bắt đầu cho hay, trong lúc hàn do bất cẩn nên một số thợ đã để xỉ sắt rơi xuống khu vực chứa vật liệu bảo ôn dưới tầng hầm gây cháy.
Hỏa hoạn xảy ra vào sát giờ tan tầm, lại ở khu vực đông người qua lại nên đã gây ùn tắc trên đường Yên Phụ và một số tuyến phố lân cận. Cảnh sát phải phong tỏa nhiều tuyến đường để phân luồng giao thông. Điện của toàn khu vực bị cắt.
18h, đám cháy ở tầng hầm đã được dập tắt. Trên tầng 33, 4-5 công nhân đang bật đèn pin từ điện thoại để ra tín hiệu cho lực lượng cứu hộ bên dưới. Công nhân ở một số tầng khác cũng thò đầu ra ngoài xin ứng cứu. Xe thang không vươn tới nên lực lượng cứu hộ phải đi thang bộ lên các tầng cao để tìm công nhân mắc kẹt.
Tuy nhiên, hơn nửa tiếng sau khi được khống chế, khói ở tầng hầm lại tiếp tục bốc lên, đe dọa tính mạng của hàng chục công nhân đang mắc kẹt trên các tầng cao. Chừng 30 bộ đội đặc công của Bộ Tư lệnh Thủ đô, 3 xe thang, 14 xe cứu hỏa cùng cả trăm cảnh sát chữa cháy tiếp tục được huy động tới hiện trường.
Gần 2 tiếng sau khi mắc kẹt, nhóm công nhân đầu tiên đã được cảnh sát phòng cháy chữa cháy đưa xuống đất an toàn. Theo những công nhân này, trên các tầng vẫn còn 16-17 người mắc kẹt. Bên dưới, lính cứu hỏa vẫn hối hả phun nước vào tầng hầm để khống chế nguồn cháy.
Quanh khu vực cháy, tiếng còi xe cứu thương, cứu hỏa hú inh ỏi. Công tác cứu hỏa, cứu hộ vẫn đang khẩn trương. Có ít nhất 10 công nhân được đưa vào bệnh viện cấp cứu trong tình trạng ngạt khói. Tòa nhà được ốp kinh hoàn toàn, nên lực lượng cứu hộ phải đập kính và dùng ròng rọc tiếp cận từ bên ngoài để giải cứu công nhân.
20h, bốn tiếng kể từ khi tòa nhà bị cháy, công tác cứu hộ vẫn gặp khó khăn do lực lượng cứu hỏa không có đèn chiếu sáng và phải dùng ròng rọc để giải cứu nạn nhân. Nhiều công nhân vẫn mắc kẹt ở trên tầng.
21h30, Sở Cảnh sát phòng cháy chữa cháy cho biết đã đưa hết khoảng 40 công nhân đang làm việc trên các tầng cao ra khỏi tòa nhà, không có thiệt hại về người.
Còn theo Trung tâm cấp cứu 115, đơn vị này đã đưa 24 công nhân bị ngạt khói tới Bệnh viện Xanh Pôn điều trị. Hiện phòng cấp cứu ở Bệnh viện Xanh Pôn bị phong tỏa, dù nhiều người đã tỉnh táo và ngồi nói chuyện bình thường.