Vụ cháy xảy ra vào lúc 20h10’ ngày 20/6/2001. Đỉnh điểm bùng phát ngọn lửa là 20h45’. Ngay sau khi nhận được tín hiệu cháy chợ Vinh lực lượng phòng cháy chữa cháy của tỉnh Nghệ An đã điều động 2 xe cứu hoả.
Vì 2 xe cứu hoả điều động lần đầu không đủ nước dập tắt đám cháy nên ngay sau đó cảnh sát PCCC Nghệ An đã điều động tiếp 4 xe cứu hoả nữa của cả Sân bay Vinh và của Hà Tĩnh đến ứng cứu và đến 21h30’ vụ cháy đã được khống chế hoàn toàn.
Mặc dù không bị thiệt hại về người nhưng hàng trăm quầy hàng và hàng trăm kho chất đầy hàng ở đình phía đông chợ Vinh đã bị thiêu rụi. Hàng hoá bị cháy chủ yếu là các hàng vó lưới, hàng chiếu, rổ rá, đồ nhựa, đồ mây tre đan và những mặt hàng nông ngư cụ khác. Hàng trăm chủ nhà hàng rơi vào cảnh táng gia bại sản.
Do trước mặt chợ Vinh là ngã tư giao nhau giữa quốc lộ 1 và quốc lộ 46. Vụ cháy lại xảy ra vào thời điểm số lượng người và phương tiện tham gia giao thông lớn. Vì thế lửa đã làm cản trở giao thông hàng tiếng đồng hồ và ảnh hưởng lớn đến công tác chữa cháy. Đến nay vẫn chưa xác định được nguyên nhân gây cháy.