Trước đó, vào khoảng 8 giờ 30 phút ngày 21/3, nhiều người dân sống cạnh nhà thờ đã phát hiện ngọn lửa bùng phát trên trần làm bằng gỗ của nhà thờ.
Ngay sau khi nhận được tin báo, lực lượng Cảnh sát phòng cháy chữa cháy, Công an tỉnh Hà Tĩnh đã điều động hai xe cứu hỏa, xe tiếp nước khẩn trương đến hiện trường, cùng hàng chục cán bộ chiến sỹ Công an huyện Hương Khê và đông đảo bà con giáo dân trong vùng nỗ lực dập lửa.
Do điểm cháy xảy ra trên trần của nhà thờ làm bằng gỗ nên công tác tập lửa gặp rất nhiều khó khăn. Tuy nhiên, với sự nỗ lực của lực lượng chức năng cùng nhân dân, sau hơn hai giờ, đám cháy đã được dập tắt.
Vụ hỏa hoạn tuy không thiệt hại về người nhưng toàn bộ trần gỗ bên trong nhà thờ rộng hàng trăm mét vuông cùng nhiều tài sản khác đều bị thiêu rụi. Ước tính thiệt hại ban đầu hàng trăm triệu đồng.
Chứng kiến vụ cháy, nhiều người dân sống gần nhà thờ cho biết nguyên nhân của vụ cháy có thể là do chập điện.
Nhà thờ Thọ Vực, mới được sơn, sửa lại, trước khi bị ngọn lửa thiêu rụi.