Prvotní příčina požáru přitom byla docela banální. Lakýrníci v jedné z místností totiž porušili předpisy a fermeží napuštěnou čisticí bavlnu místo do plechovky pohodili do police, kde se sama od sebe vznítila. Kouře, který se šířil ze čtvrtého patra, si už před devátou hodinou večer na pravidelné obchůzce všimla strážná. Spolu se sloužícím elektrikářem se nejprve pokoušeli požár uhasit. Rychle ale zjistili, že na zdolání ohně sami stačit nebudou.
Po půl desáté tak přijala holešovická hasičská stanice oznámení o požáru. Když ze stanice, vzdálené od místa požáru jen necelé dva kilometry, dorazili první hasiči, v plamenech bylo už nejméně 400 metrů čtverečních a oheň rychle postupoval do celé budovy. Požár se šířil ze čtvrtého patra u malé dvorany na severní straně paláce.
Kolem půl jedenácté večer se hasičům jen se štěstím podařilo zachránit šestici lidí ze střechy. Také museli evakuovat několik stovek diváků, kteří přišli do kina v suterénu pod malou dvoranou sledovat napínavý americký western Mackennovo zlato. Velké starosti pak zasahujícím jednotkám působily nádrže s topným olejem a zejména skladiště zbraní Lidových milicí, které se v paláci nacházelo. Hasičům se však rozšíření ohně do jižní části budovy nakonec podařilo zabránit.
Celou dobu zásahu se přitom museli potýkat s nedostatkem vody. Vodárny totiž nebyly schopné dostatečně zvýšit tlak v potrubí, a tak hasičům nezbylo než ke Štefánikovu (tehdy Švermovu) mostu přistavit požární loď s výkonným čerpadlem. Pár minut poté, co se záchranářům podařilo natáhnout téměř kilometr hadic, jim je přejel nepozorný řidič nákladního vozu. Když už se hasičům téměř podařilo požár zdolat, prasklo vedení znovu: tentokrát kvůli únavě materiálu.
Díky nasazení požární lodi a téměř stovky hasičů i vojáků se ale po sedmi hodinách, nad ránem 15. srpna, plameny přestaly šířit. O jejich intenzitě svědčí i to, že ohořelé dokumenty z několika podniků zahraničního obchodu odlétly až do Karlína.
Po požáru nebylo zřejmé, co bude s Veletržním palácem dál. Budovu na samém konci 70. let získala Národní galerie. S rekonstrukcí se ale začalo teprve v roce 1987 a návštěvníky nová výstavní síň přivítala až v prosinci 1995.
Silné tlaky byly i na jeho zbourání, protože ohněm a vodou poškozená železobetonová konstrukce se zdála být téměř neopravitelná. Postupem času se ukázalo, že vyhořelou stavbu lze rekonstruovat. V roce 1980 byl palác přidělen Národní galerii. Rekonstrukce trvala dlouho. Nejprve se spáleniště dlouho vyklízelo, projekt se mnohokrát proměnil. Stavba byla v první etapě dokončena v roce 1993 a v roce 1995 byla pro veřejnost otevřena tři podlaží stálých expozic.
