2007年5月10日16时许，由于蒸汽系统压力不足，氢化和光气化装置相继停车。20时许，硝化装置由于二硝基甲苯储罐液位过高而停车，由于甲苯供料管线手阀没有关闭，调节阀内漏，导致甲苯漏入硝化系统。22时许，氢化和光气化装置正常后，硝化装置准备开车时发现硝化反应深度不够，生成黑色的络合物，遂采取酸置换操作。该处置过程持续到5月11日10时54分，历时约12小时。此间，装置出现明显的异常现象：一是一硝基甲苯输送泵多次跳车；二是一硝基甲苯储槽温度高(有关人员误认为仪表不准)。期间，由于二硝基甲苯储罐液位降低，导致氢化装置两次降负荷。
5月11日10时54分，硝化装置开车，负荷逐渐提到42%。13时02分，厂区消防队接到报警：一硝基甲苯输送泵出口管线着火，13时07分厂内消防车到达现场，与现场人员一起将火迅速扑灭。13时08分系统停止投料，现场开始准备排料。13时27分，一硝化系统中的静态分离器、一硝基甲苯储槽和废酸罐发生爆炸，并引发甲苯储罐起火爆炸。

事故发生后，沧州市政府立即启动事故应急预案，成立事故救援指挥部，组织人力、物力全力进行抢险救援。先后调集周边地区50辆消防车、280余名消防官兵，展开灭火和抢救伤员。至当日16时30分火势得到控制，16时50分大火被扑灭;在灭火的同时调集35辆救护车赶赴事故现场实施伤员救治。由沧县政府在第一时间对周边群众进行了疏散。至5月11日14时30分，三个村近7000名群众全部转移到上风向2公里的安全地带。爆炸发生后当地环保部门立即对可能泄漏的光气、总挥发性有机物、二氧化氮、二氧化硫、氯气进行了连续监测，未发现异常。装置区域内部分泄漏物料和灭火用消防水留存于工厂地下污水管网，没有外排。
抢险救援工作于5月11日17时30分基本结束，当地政府组织疏散转移群众有序返回驻地。