惨剧发生在26日凌晨2时18分左右，一辆从呼和浩特市开往西安市的大客车，在安塞服务区外与一辆刚驶出服务区的重型罐车发生追尾，随后引发了大火。26日下午在事故现场，大客车的车头在与罐车尾部撞击后已完全变形，车身在火烧之后已经荡然无存，只剩下一副“车架子”，可以想象事发当时火势的凶猛。
事故现场附近服务区加油站的一位员工介绍，事故发生时两车撞击的声音并不大，有点类似于大货车爆胎的声响。但是很快他们就看见事故现场燃起大火，附近的人们纷纷拿起灭火器前去救援，由于火势太大而没有效果，直到消防部队赶到之后才将火势扑灭。
安塞县消防大队大队长魏朝阳说，安塞县消防部门当天凌晨2时40分左右接到报警，立即出动3辆消防车和10名消防官兵赶往现场。在赶往现场途中，获悉此次事故极为严重后立即请求延安市消防支队增援。
赶到现场后消防官兵发现火势较为猛烈，液体甲醇从罐车不断向后面的大客车及周围下水道流淌，形成了“流淌性”火灾，给救援工作带来一定难度。经过消防部门持续努力，在3时42分左右将现场明火扑灭。
一些现场目击者和救援人员介绍，由于事故发生后罐车上的甲醇大量泄漏，迅速流往客车引发剧烈火灾，车上旅客短时间内很难逃生。加上事发时处于凌晨时分，大多数乘客应该还在熟睡之中，因此延误了逃生机会，从而造成了36人死亡、只有3人生还的重大伤亡事故。
在事故中生还的3人均有不同程度受伤，其中2人在延安大学附属医院救治，伤员魏雪梅 重度烧伤35%并吸入性损伤，伤员张世雄特重度烧伤52%并吸入性损伤，医院正对这两名伤员进行全力抢救。另一名伤员王咸泽初步诊断为左小腿皮肤裂伤，神志清楚，伤势较轻，正在邻近的靖边县医院进一步观察和治疗。
在事故中生还的王咸泽是重庆云阳县人，他说事故发生时正在睡觉，位置在靠司机一侧最后一排上铺。两车相撞后，给人感觉像炸弹爆炸一样，冲击波压得胸口喘不过气，他的意识在一分钟内都不清楚。意识恢复后，他摸摸身上和头上发现没有受伤，就打开客车的窗户跳了出去。由于在跳窗的过程中腿被划伤，他只好爬到附近的隔离栏等待救援。
王咸泽说，从他发现出事到跳窗只有短短2分钟时间，而车上有其他发现出事的人都没反应过来，从而失去了逃生机会。在他等待救援的时候，一位过路的好心司机任治忠将他拉到靖边的医院接受治疗。
