Gorąca para spowodowała jednak gwałtowną reakcję chemiczną, podczas której azotan amonu zaczął zmieniać się w parę wodną i podtlenek azotu, co gwałtownie zwiększyło temperaturę, doprowadzając do punktu krytycznego, i pożar zaczął się rozszerzać. Pożar przyciągnął licznych gapiów stojących wzdłuż nabrzeży w – jak im się zdawało – bezpiecznej odległości. Równocześnie do statku dotarli strażacy zaalarmowani widokiem dymu, a potem ognia. Strażacy rozpoczęli gaszenie pożaru, ale okazało się, że woda z powodu wysokiej temperatury paruje, zanim dotrze do płonącej ładowni.
O 9.12, azotan amonu osiągnął temperaturę krytyczną 454 °C. Statek natychmiast eksplodował, powodując ogromne zniszczenia i zabijając setki ludzi. Siła eksplozji wywołała lokalne tsunami, którego fala zmyła brzegi, porywając stojących tam gapiów; znajdujące się na brzegu rafinerie ropy stanęły w płomieniach. Krążącym nad portem samolotom siła podmuchu pourywała skrzydła, w odległym o 16 km Galveston przewracała ludzi na ulicach. W Houston, odległym o 60 km, popękały szyby w oknach. Wstrząs dało się odczuć nawet w Luizjanie (400 km). Eksplozja wyrzuciła w powietrze blisko 6350 ton stalowych odłamków, niektóre z nich z naddźwiękową prędkością.