Сухие вощеные полы, золоченая или окрашенная масляной краской резьба наличников и осветительных приборов вспыхнули мгновенно. Пожар расползался с неимоверной быстротой, зала за залой обрушивались, и вскоре пламя полностью охватило главное здание Зимнего дворца. Чтобы огонь не перекинулся на Эрмитаж, государь приказал немедленно разобрать крыши галерей, соединявших его с главным корпусом дворца. Переход по крыше был самым затруднительным. Солдаты и прибывшие пожарные по чердаку добрались до слухового окна (близ чердака малой церкви), потом по снегу и обледенелым листам – до Концертной залы. Плохими ломами и тупыми топорами они стали выворачивать кровельные листы. И хотя сильный ветер направлял пламя прямо в сторону Эрмитажа, пожар все-таки не достиг его. Зато он побежал по верхним потолкам самого дворца, и они загорелись одновременно сразу в нескольких местах. Прогоревшие балки и стеньги падали со страшным грохотом, разбрызгивая вокруг себя снопы искр. От них зажигались потолки и полы среднего яруса, которые в свою очередь низвергались огромными огненными грудами на своды нижнего этажа.
По рассказам очевидцев, зрелище было просто страшным, как будто посреди Петербурга вспыхнул вулкан. Пока еще в среднем ярусе было темно и горело всего несколько ночников, по комнатам бегали испуганные люди со свечами в руках. Потом вдруг над ними загорелись потолки, которые стали падать с ужасным грохотом, искрами и вихрем дыма. Везде развевался густой дым, невозможно ничего было видеть, да и просто дышать. Под конец потоки огня заполнили все внутреннее пространство и полились уже наружу – в окна. В один миг весь громадный дворец запылал и превратился в гигантский костер.
Пламя этого костра то восходило к небу высоким столбом под тяжелыми тучами дыма, то волновалось, как море, волны которого метались зубчатыми огненными языками, то вспыхивало снопом бесчисленных ракет, которые сыпали огненный дождь на соседние здания. Казалось, что господствует какая-то адская сила, как будто слетелись на добычу зловещие духи.
Зарево от пожара видели за 50—70 верст от столицы путники на дорогах и крестьяне окрестных деревень и сел. Дворец горел еще двое суток – 18 и 19 декабря.
В.А. Жуковский (очевидцы и спасатели тоже) отмечал, что государь был повсюду, к нему одному были устремлены глаза, исполненные доверия. Он сам всем руководил и направлял помощь туда, где еще можно было сопротивляться огню. Император Николай I везде являлся первым и уходил только тогда, когда уже не оставалось никакой возможности противостоять рассвирепевшей стихии.