蒸汽作為主要催化劑，導致高度不穩定的硝酸鹽膜分解，釋放有毒氣體雲。氣體很快被點燃，引發了兩次劇烈的爆炸，震動了診所，差點把屋頂炸掉。爆炸迫使致命的煙霧以高壓率進入管道系統，幾乎立即將管道提升到醫院每層樓的幾乎每個房間。黃棕色的煙霧還沿著每層樓之間的主要樓梯上升，將醫院225名居民中的大多數人困在不可避免的可怕的死亡雲中。毒氣讓大多數受害者感到吃驚。幾名醫生護士癱倒在辦公桌前，其他人只走了壹兩步就跪在地上奄奄壹息。123受害者當天幾乎瞬間死亡。
壹些受害者奇跡般地逃出醫院，被消防員、警察或誌願者救出。不幸的是，任何意外吸入大量煙霧的人都會屈服於有毒蒸汽並因此而死亡，有些人會很快死亡，有些人不會幾天後死亡。據數十名目擊者稱，第壹批遇難者的屍體被帶出大樓後變成黃色，隨後又變成綠色。這壹可怕而恐怖的場景留下了不可磨滅的遺產，迫使官員們重新審視安全程序。
克利夫蘭診所的歷史性災難在當時是史無前例的，引起了全國乃至世界人民的關註。負責查明煙霧和火災原因的幾個調查委員會已經修改了政策，這將深刻改變美國和世界正確使用和儲存危險化學品和材料背後的消防實踐、醫院程序和方法。