Внезапно в кормовой части полетной палубы, где находились готовившиеся к вылету самолеты, вспыхнуло пламя. Был зафиксирован точно момент вспышки — 10 часов 53 минуты. О причине возникновения пламени существуют разные версии. По одной из них, пожар начался от непреднамеренно запущенной ракеты «Зуни» (класс «воздух — земля»), подвешенной под «Фантомом». Ракета во время полета произвела удар по подвесному топливному баку одного из «Скайхоков», и разлившееся по палубе горючее воспламенилось от реактивной струи ракеты. По другой версии — из-за недосмотра личного состава со «Скайхока» упал на полетную палубу подвесной топливный бак, горючее из которого воспламенилось и растеклось по полетной палубе; под воздействием пламени оторвалась боевая часть ракеты «Зуни», загорелись топливные баки. Так или иначе, в обеих версиях подтверждается факт взрыва ракеты «Зуни» и его влияние на последующее развитие пожара. В некоторых публикациях факт непреднамеренного запуска ракеты «Зуни» относят за счет отказа ее «механизма безопасности».
Первые меры, которые были приняты дли ликвидации возникшего пожара с использованием водяной пожарной магистрали и палубных пеногенераторных установок, оказались неэффективными. Из-за скученного расположения самолетов на полетной палубе пламя быстро охватило почти всю группу самолетов. Стали загораться топливные баки и взрываться авиабомбы и другие боеприпасы. Вскоре пожар распространился по всей кормовой части полетной палубы. Одна за другой на палубе взрывались авиабомбы весом 340 и 460 килограммов. Взрывавшиеся топливные баки самолетов испускали черный дым, который расстилался по полетной палубе и проникал во внутренние помещения корабля.
После каждого взрыва появлялись убитые и раненые. В результате первых же взрывов были убиты или выведены из строя многие пожарные. Огнем и осколками повреждались технические средства борьбы с пожаром.
Некоторые члены экипажа были сброшены взрывными волнами за борт, другие сами прыгали с борта пылающего авианосца, спасаясь от разбушевавшегося пламени и срывающихся бомб и ракет. Среди бросившихся в море оказались тяжело раненные, так как высота надводного борта корабля превышала 18 метров. Далеко не всем пилотам удалось спастись с горящих на полетной палубе самолетов.
Но большинство команды оставалось на борту корабля, и люди с первых же минут вели интенсивную борьбу с пожарами и взрывами.
Многочисленные сообщения печати не только США, но ряда других стран, в том числе Англии, Франции, Италии и Японии, подтверждают, что действия команды в ходе катастрофы были энергичными, подчас — самоотверженными. Не охваченные пламенем самолеты на полетной палубе перетаскивали с кормы в носовую часть корабля. Бомбы и ракеты обезвреживали, снимая с них взрыватели. Один из основных приемов, применявшихся для предотвращения очередных взрывов, — сбрасывание корабельного и авиационного боезапаса за борт. Были случаи, когда людей спускали через пробоины в полетной палубе в «нутро ада» для того, чтобы вытащить изнутри корабля дымящиеся бомбы, обезвредить и выбросить их за борт. Друг на друга люди направляли водяные шланги для охлаждения и предупреждения загорания одежды и обуви. Между тем пламя все больше и больше проникало в корабельные помещения. На ангарной палубе матросы боролись с пожаром в темноте, на ощупь снимая с самолетов бомбы и ракеты и сбрасывая их за борт.
Поскольку проход в ангар сверху был практически исключен, для проникновения в помещения ангара автогенными аппаратами делались вырезы в полетной и галерейной палубах и с бортов. Вырезов только в одной полетной палубе было сделано более десять — появилась возможность выводить из внутренних помещений людей и использовать их для борьбы с пожаром. Раньше пожары в нижних помещениях корабля пытались тушить водой через пробоины в полетной палубе. Накаленные переборки непрерывно охлаждали водой для того, чтобы можно было производить в помещениях неотложные работы. Отмечалось немало случаев, когда раненые и обожженные работали с пожарными шлангами, чтобы локализовать зону пожара.
От пены палуба становилась скользкой, что сильно затруднило борьбу со все более распространявшимся по кораблю огнем. Но главное затруднение создавал дым, настолько густой, что видимость, даже достигаемая с помощью фонаря, была не более 0,3—0,4 метра. Положительную роль в этих условиях сыграли дыхательные аппараты, без которых в дыму работать не было никакой возможности. Однако стекла аппаратов часто запотевали, и люди едва могли что-либо видеть. Пожарные рукава перебрасывали с носовой части корабля на кормовую, но они выходили из строя от действия огня и осколков. Для подавления огня на самолетах довольно успешно применяли углекислотные огнетушители. Борьба с пожаром велась не только силами и средствами аварийного авианосца. На помощь ему пришли «Орискани» и «Бон Омм Ричард», а также оба эсминца охранения — «Маккензи» и «Рупертес». Прекратив запуск своих самолетов, авианосцы спасали пострадавших на вертолетах. Эсминцы подходили почти вплотную (до 3 метров) к бортам «Форрестола» и направляли по нему струи воды из пожарных рукавов.
При борьбе с пожаром было допущено немало ошибок, связанных, главным образом, с неопытностью экипажа. Аварийные (запасные) пути эвакуации не использовались — либо они не были известны команде, либо о них забыли, поскольку большая часть опытных пожарных специалистов погибла в первые же моменты пожара и корабль спасали люди, совершенно не имевшие опыта борьбы с пожарами. Именно поэтому было мало сделано для локализации огня, который все больше охватывал бомбы и ракеты, находившиеся на полетной палубе, и все новые и новые взрывы сотрясали корабль.
С большим опозданием (спустя 8 минут после начала пожара) было отдано приказание закрыть разделительные двери между отсеками авианосца. Это также способствовало распространению огня по кораблю.
Одна из крупных ошибок заключалась в том, что необученные пожарные команды часто сводили на нет действия работавших рядом людей. Так, например, в то время как одни разбрызгивали протеиновую пену по полетной палубе для гашения топливных пожаров, другие смывали эту пену из шлангов водой. Таким образом, терялось драгоценное время и огонь продолжал распространяться по кораблю.
Несмотря на принятые меры, огонь все больше проникал внутрь корабля и распространялся в помещениях ниже ангарной палубы. Развитию пожара также способствовало возгорание постельных принадлежностей и обмундирования экипажа.
Спустя несколько часов исключительными усилиями удалось локализовать основные очаги пожара на полетной и ангарной палубах, преградив путь огню к средней и носовой частям ангара, где находились вооруженные самолеты. Но огонь между этими двумя палубами бушевал вплоть до самого вечера. Прошло около 10 часов, когда пожар стал понемногу затихать. Полностью погасить его удалось более чем через сутки — в 12 часов 30 минут следующего дня. Однако продолжалась борьба с дымом. Внутри авианосца скопилось большое количество вредных газов, образовавшихся при пожаре, удалить которые удалось только через трое суток. Одновременно занимались охлаждением горячих участков палуб и других металлических конструкций. В результате катастрофы 134 человека погибли, 62 были ранены. Сгорело 26 реактивных самолетов, 40 машин вместе с катапультами и аэрофинишерами, артвооружение и различное оборудование получили значительные повреждения. Больше всего пострадал корпус авианосца: из десяти его палуб шесть были повреждены, особенно полетная палуба и конструкции, расположенные поблизости от нее. От взрывов в броневой полетной палубе (толщиной 45 миллиметров) образовалось семь пробоин, некоторые из них довольно крупных размеров.
Общий вид авианосца после катастрофы был таков, как будто он подвергся нападению неприятеля. Один из офицеров «Форрестола» отметил, что пилоты «камикадзе» во Второй мировой войне не могли нанести подобные повреждения кораблю.
Материальный ущерб от катастрофы был оценен в 140 миллионов долларов (стоимость аварийного ремонта самого корабля составила 14 миллионов долларов).
