Ngày 10 tháng 9 năm 2010, Phó Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Sinh Hùng chỉ thị Ủy ban nhân dân thành phố Hà Nội giám sát nhập khẩu pháo hoa nhân dịp Đại lễ 1000 năm Thăng Long – Hà Nội. Theo đó, Bộ Tư lệnh Thủ đô Hà Nội áp tải pháo hoa về kho và Công an thành phố Hà Nội đảm trách về an ninh, Tổng Công ty Điện lực thành phố Hà Nội đảm bảo điện và thiết bị chiếu sáng.[1] Chương trình Đêm hội văn hóa nghệ thuật kỷ niệm 1000 năm Thăng Long – Hà Nội được dự kiến tổ chức tại Sân vận động Quốc gia Mỹ Đình vào 21 giờ 45 phút ngày 10 tháng 10 năm 2010 với 176 trận địa; sự kiện trình chiếu pháo hoa và hiệu ứng lửa cùng laser trong 20 phút.[2][3][4] Đêm hội văn hóa nghệ thuật kỷ niệm 1000 năm Thăng Long – Hà Nội thực hiện theo hình thức xã hội hóa do Bộ Tư lệnh Thủ Đô Hà Nội chủ trì phối hợp với các sở ngành của thành phố; dự kiến 28 địa điểm tại Hà Nội — 24 địa điểm tầm cao, 4 địa điểm tầm thấp — đồng loạt bắn pháo hoa ngay sau khi kết thúc chương trình pháo hoa nghệ thuật tại Sân vận động Quốc gia Mỹ Đình dự kiến vào ngày 10 tháng 10.[4][5] Công ty Đầu tư Thương mại và Dịch vụ Quốc tế (Interserco) — tổ chức chương trình — thống kê ba côngtenơ pháo hoa nhập khẩu từ Hoa Kỳ, Trung Quốc và 13 côngtenơ phụ kiện; nhân sự gồm 200 người và 34 chuyên gia nước ngoài cùng với 52 sĩ quan lữ đoàn công binh.[2][6]

Theo chỉ thị từ Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội, Trưởng Phòng An toàn Lao động (Sở Văn hóa – Thể thao & Du lịch Hà Nội) Bạch Quốc Việt yêu cầu kiểm tra khu vực Sân vận động Quốc gia Mỹ Đình vào ngày 4 tháng 10.[7] Hôm sau, Chủ tịch Ủy ban nhân dân thành phố Hà Nội Nguyễn Thế Thảo chỉ thị yêu cầu Công ty Đầu tư Thương mại và Dịch vụ Quốc tế (Interserco) dịch chuyển trận địa pháo hoa sang lề đường đối diện quảng trường Sân vận động Quốc gia Mỹ Đình, đồng thời yêu cầu Giám đốc Sở Văn hóa – Thể thao & Du lịch Hà Nội kiểm soát nội dung nghệ thuật, Bộ Tư lệnh Thủ đô Hà Nội kiểm soát an toàn.[4][8][9] Chủ tịch Ủy ban nhân dân thành phố Hà Nội Nguyễn Thế Thảo phê duyệt cho phép Công ty Đầu tư Thương mại và Dịch vụ Quốc tế (Interserco) tổ chức buổi tổng duyệt vào ngày 6 tháng 10.[8] Khoảng 11 giờ 40 phút ngày 6 tháng 10, một vụ nổ xảy ra tại khán đài C của Sân vận động Quốc gia Mỹ Đình, địa điểm này được dự kiến tổ chức tổng duyệt cho bế mạc Đại lễ 1000 năm Thăng Long – Hà Nội; một cột khói cao trăm mét bao phủ một không gian lớn.[10] Nhân chứng nhìn thấy cột khói trắng bay cuộn lên trời, cột khói đen xám ở tầng thấp hơn.[11] Hàng trăm người tháo chạy khỏi hiện trường vụ nổ.[12] Theo Phó Tổng giám đốc Công ty Đầu tư thương mại và dịch vụ quốc tế (Interserco) Phạm Văn Yên, vụ nổ xảy ra vào thời điểm khi ba chuyên gia nước ngoài và ba chuyên gia Công ty hóa chất 21 cùng một người phiên dịch đang phân loại pháo hoa từ côngtenơ.[13]