慘劇發生在26日淩晨2時18分左右，壹輛從呼和浩特市開往西安市的大客車，在安塞服務區外與壹輛剛駛出服務區的重型罐車發生追尾，隨後引發了大火。26日下午在事故現場，大客車的車頭在與罐車尾部撞擊後已完全變形，車身在火燒之後已經蕩然無存，只剩下壹副“車架子”，可以想象事發當時火勢的兇猛。
事故現場附近服務區加油站的壹位員工介紹，事故發生時兩車撞擊的聲音並不大，有點類似於大貨車爆胎的聲響。但是很快他們就看見事故現場燃起大火，附近的人們紛紛拿起滅火器前去救援，由於火勢太大而沒有效果，直到消防部隊趕到之後才將火勢撲滅。
安塞縣消防大隊大隊長魏朝陽說，安塞縣消防部門當天淩晨2時40分左右接到報警，立即出動3輛消防車和10名消防官兵趕往現場。在趕往現場途中，獲悉此次事故極為嚴重後立即請求延安市消防支隊增援。
趕到現場後消防官兵發現火勢較為猛烈，液體甲醇從罐車不斷向後面的大客車及周圍下水道流淌，形成了“流淌性”火災，給救援工作帶來壹定難度。經過消防部門持續努力，在3時42分左右將現場明火撲滅。
壹些現場目擊者和救援人員介紹，由於事故發生後罐車上的甲醇大量泄漏，迅速流往客車引發劇烈火災，車上旅客短時間內很難逃生。加上事發時處於淩晨時分，大多數乘客應該還在熟睡之中，因此延誤了逃生機會，從而造成了36人死亡、只有3人生還的重大傷亡事故。
在事故中生還的3人均有不同程度受傷，其中2人在延安大學附屬醫院救治，傷員魏雪梅 重度燒傷35%並吸入性損傷，傷員張世雄特重度燒傷52%並吸入性損傷，醫院正對這兩名傷員進行全力搶救。另壹名傷員王鹹澤初步診斷為左小腿皮膚裂傷，神誌清楚，傷勢較輕，正在鄰近的靖邊縣醫院進壹步觀察和治療。
在事故中生還的王鹹澤是重慶雲陽縣人，他說事故發生時正在睡覺，位置在靠司機壹側最後壹排上鋪。兩車相撞後，給人感覺像炸彈爆炸壹樣，沖擊波壓得胸口喘不過氣，他的意識在壹分鐘內都不清楚。意識恢復後，他摸摸身上和頭上發現沒有受傷，就打開客車的窗戶跳了出去。由於在跳窗的過程中腿被劃傷，他只好爬到附近的隔離欄等待救援。
王鹹澤說，從他發現出事到跳窗只有短短2分鐘時間，而車上有其他發現出事的人都沒反應過來，從而失去了逃生機會。在他等待救援的時候，壹位過路的好心司機任治忠將他拉到靖邊的醫院接受治療。