Когда сработала сигнализация, к месту происшествия с разных концов города устремились пожарные машины. В 15.20 пожарные и сотрудники начали выводить из башни посетителей: так быстро и слаженно, что люди даже не успели испугаться. Тем временем огонь, раздуваемый ветром, спускался по полому стволу башни все ниже. В 16.20 один за другим начали прекращать вещание центральные телеканалы. Работал только РТР, в выпуске которого в 17.30 прошла первая информация о пожаре. Потом перестал работать и он. В 18.20 в Останкино прибыл министр по чрезвычайным ситуациям Сергей Шойгу и милиция начала оттеснять толпу любопытных от ограды комплекса. Уже боялись, что башня может рухнуть.
Всего прибыло 40 пожарных машин. Вначале огонь пытались гасить углекислотными огнетушителями — не помогло. Потом в ход пошли порошковые. Тяжелые баллоны по 12 кг пожарные на руках заносили на высоту 300 метров — скоростные лифты к тому времени остановились. Они бегом поднимались по узкой лестнице на внутренней стороне башни под дождем из горящих ошметков пластика и стекловолокна. Горела оболочка фидеров — медных гофрированных труб, подводящих электромагнитную энергию к антеннам. Любой электрический кабель, и в том числе фидер, содержит не только проводящие электрический ток металлические части, но и достаточно много пластмассы, играющей роль изолятора. И когда горели останкинские фидеры, то горели как раз тонны полиэтилена, находившиеся внутри и снаружи электрического коаксиального кабеля, соединявшего усилители с антеннами. Медная часть фидера не горит, но именно она способствовала активному продвижению огня сверху вниз навстречу естественной тяге. Медь хорошо проводит не только ток, но и тепло, поэтому, раскаляясь вверху, она легко поджигала пластик, находящийся ниже линии огня. В 19.00 огонь охватил ресторан и начал вырываться наружу. Жители близлежащих домов высыпали на улицу, в страхе глядя на языки пламени в темнеющем небе. В это время внутри башни произошла трагедия: от жара оборвался трос одного из высотных лифтов и он рухнул вниз с высоты около 300 метров. Погибли командир пожарного расчета Владимир Арсюков, лифтер Светлана Лосева и слесарь-ремонтник Александр Шипилин.
В полночь поступил приказ перерубить кабели на высоте 200 метров и заполнить шахту на этом уровне углекислым газом из огнетушителей. Это тоже не дало результатов. Пожарные, работавшие тогда в башне, говорят о мистическом поведении огня: он не отступал перед людьми, вооруженными современными средствами тушения, а непрерывно наступал на них. К 4 часам утра 28 августа он добрался до отметки 150 метров. К тому времени уже упали все четыре лифта. К 6 часам горело на уровне 70 метров, почти у начала конического «стакана» башни. Там пожарные смогли наконец протянуть по лестницам шланги и включить воду. Но этого оказалось недостаточно. Пришлось вырезать все фидеры, застелить ствол шахты асбестовым полотном и высыпать на него целые горы порошка из огнетушителей. Только тогда огонь начал медленно отступать. В 12.40 пожарные двинулись наверх, но окончательно пожар был потушен только к 17 часам.
Относительно причины пожара на пресс-конференции 30 августа начальник управления московской пожарной охраны Леонид Коротчик заявил, что башня была «рассчитана на значительно меньшую нагрузку, чем та, которой она подвергалась в последние годы». Но журналисты «выяснили», что башня не была оборудована современными средствами пожаротушения. Инспекция, побывавшая там незадолго до пожара, отметила 38 нарушений в технике безопасности и только 16 из них успели устранить. Злополучные фидеры еще в советское время укутали дешевой, но весьма горючей оболочкой, хотя во всем мире давно применялась негорючая. К тому же полая внутренняя шахта создавала все условия для распространения огня.
Но отчего вспыхнул этот пожар? На этот вопрос полтора года пыталась ответить бригада следователей из 30 человек. Обвинение было предъявлено всего одному человеку — главному инженеру Вадиму Орешникову, но и его скоро признали невиновным. Причину так и не удалось выяснить. Возможно, один из фидеров от перегрузки или дефектного соединения начал искрить и поджег изоляцию. Однако в этом случае должна была вступить в действие защита, которая автоматически отключила бы передатчики. Почему-то на Останкинской башне она не сработала, дав огню время разгореться. Правда, по стволу шахты проходят не только фидеры, но и кабели, подающие электричество на верхние этажи. Замыкание в одном из них могло зажечь пластиковую оболочку. Но защита обязана была сработать и там… Похоже, подлинная причина пожара так навсегда и останется одной из многих московских тайн.