Ngay sau khi nhận tin báo, lực lượng cứu hỏa của Sở Cảnh sát phòng cháy chữa cháy Hà Nội và Bộ Tư lệnh Thủ đô đã điều động 18 xe cứu hỏa, tiếp cận hiện trường theo nhiều hướng, dùng nước, khí CO2 và cát... nhằm dập tắt ngọn lửa, ngăn không cho lửa lan rộng ra. Tuy nhiên, do xăng vẫn tiếp tục rò rỉ, chảy ra đường, gây cháy lớn trên diện rộng, cột khói bốc lên cao hàng chục mét, việc chữa cháy gặp nhiều khó khăn. Những tiếng nổ lớn phát ra cùng khói độc, hơi nóng và lửa tỏa ra mù mịt làm nhiều người dân sinh sống ở khu vực này cũng như cán bộ, bác sĩ, người bệnh đang điều trị tại Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 hoảng loạn.
Lực lượng chức năng đã phải sơ tán nhiều người dân cùng nhiều vật dụng có nguy cơ bén lửa như bình ga và các vật dễ cháy tại cửa hàng và các tòa nhà bên cạnh, hạn chế thiệt hại do hỏa hoạn. Cảnh sát giao thông phong tỏa các tuyến đường lân cận, không cho người dân cùng các phương tiện vào đoạn đường này, nhằm bảo đảm an toàn và tạo điều kiện cho phương tiện cứu hỏa di chuyển nhanh chóng. Ðể bảo đảm an toàn cho lưới điện, Tổng công ty Ðiện lực Hà Nội đã cắt điện nhiều tuyến phố khu vực quận Hoàn Kiếm, đồng thời cử lực lượng tham gia công tác cứu hộ, cứu nạn, kiểm tra an toàn lưới điện tại khu vực phát sinh hỏa hoạn và các vùng lân cận. Tới 16 giờ chiều, ngọn lửa cơ bản được khống chế, không lan rộng ra các khu vực chung quanh. Tuy nhiên, do xăng tiếp tục tràn ra cho nên 16 giờ 15 phút, lửa lại bùng lên, cháy lớn hơn lúc đầu, khiến một số chiến sĩ của lực lượng phòng cháy, chữa cháy bị thương. Các lực lượng cứu hỏa tiếp tục nỗ lực duy trì mọi biện pháp chữa cháy, nhằm ngăn chặn thiệt hại lớn có thể xảy ra. Ðến 17 giờ 50 phút, đám cháy mới được dập tắt hoàn toàn.
Tuy không có người nào chết, nhưng vụ cháy đã khiến 11 người phải nhập viện, trong đó có sáu người bị bỏng nặng, ba người bị ngạt khói, đồng thời thiêu rụi một xe ô-tô bốn chỗ, bảy chiếc xe máy, xe đạp cùng nhiều tài sản, vật dụng của một số cửa hàng liền kề cây xăng.
Hiện, lực lượng chức năng đang điều tra làm rõ nguyên nhân vụ việc. Ðây là vụ cháy nguy hiểm nhất tại cây xăng trên địa bàn Hà Nội từ đầu năm đến nay, đồng thời là vụ cháy lớn thứ ba trong ba ngày đầu tháng 6, cảnh báo nguy cơ cháy nổ, nhất là tình trạng mất an toàn từ những cây xăng, trạm bán lẻ xăng, dầu nằm trong khu vực nội thành, gần các khu tập trung đông dân cư.