Theo báo cáo, đám cháy xảy ra vào khoảng 20h12 ngày 5/8, nhưng phải đến 20h20 lực lượng Cảnh sát PCCC và CNCH mới được tiếp nhận tin báo về vụ cháy. Khoảng 20h30, các lực lượng chữa cháy có mặt, triển khai đội hình chữa cháy, khoanh vùng, khống chế đám cháy và ngăn cháy lan.
Trước diễn biến phức tạp của vụ việc, Công an TP Đồng Nai đã huy động nhiều đơn vị Cảnh sát PCCC và CNCH, lực lượng Quân đội, các Đội PCCC và CNCH chuyên ngành cùng các lực lượng tại chỗ tham gia chữa cháy. Các lực lượng được phân công triển khai nhiều mũi, tập trung khống chế đám cháy, bảo vệ các khu vực có nguy cơ cháy lan, đồng thời phối hợp bảo đảm an ninh, trật tự, an toàn khu vực và hỗ trợ xử lý các tình huống phát sinh.
Sau hơn 2 giờ nỗ lực chữa cháy, lực lượng chức năng đã dập tắt hoàn toàn đám cháy. Vụ hỏa hoạn không gây thiệt hại về người nhưng thiêu rụi nhiều tài sản trên diện tích khoảng 900m2 gây thiệt hại lớn về tài sản.
Qua điều tra ban đầu, nguyên nhân vụ cháy được xác định là do chập điện trên đường dây dẫn điện, cấp nguồn cho bóng đèn chiếu sáng bên trong ki ốt do bà Phạm Thị Thủy thuê tại tầng trệt của khu nhà lồng Biên Hòa. Vỏ dây điện bị cháy đã khiến hàng hóa bắt lửa, sau đó cháy lan qua các ki ốt liền kề và kho chứa hàng tại lầu 1 phía trên.
Trước nguy cơ sụp đổ, ảnh hưởng đến cộng đồng và các công trình lân cận, Chủ tịch UBND TP Đồng Nai đã quyết định phá dỡ đoạn giữa công trình nhà lồng chợ Biên Hòa. Theo đó đoạn được phá dỡ có chiều dài 38m, rộng 12,7m. Công trình có quy mô 2 tầng nên việc phá dỡ được thực hiện khẩn cấp để tránh gây nguy hiểm.