2013年5月18日，502工房分甲（事故发生时当班）、乙两班生产。其中甲班上中班（15:30－24:00），共生产15箱（360根）带双雷管座起爆件（含太安药量11克）震源药柱、372箱不带起爆件震源药柱和229箱大直径乳化炸药，并产生了带起爆件震源药柱废药(乳化炸药)，存放于502工房当班储物室内。5月19日，该生产线停产1天。
5月20日，甲班上早班（6:00－15:30）。5:30，配料工开始配料；6:10，班前准备完毕且相关设备正常后，开启1、2号装药机，开始生产直径60毫米的不带起爆件震源药柱；8:00，开启4号装药机，同时生产直径70毫米的2号岩石乳化炸药。随后，陆续有技术员、检验员等6名相关人员进入车间内工作。9:43－9:46，甲班组长和加料员一起先后从储物间抬了三包废药（经调查核实为该班5月18日的剩余废药）放在敏化机的西侧；9:52－10:47，加料员分7次向敏化工序的搅拌机内加入36铲废药；10:51，该工房突然发生爆炸。
事故造成33人死亡，其中：车间工人30人，车间外施工人员3人；造成19人受伤，其中：车间工人4人，车间外施工人员9人，其他区域受伤6人（含车间监控室值班员1人,周边其他区域人员5人）。
爆炸时502工房总药量为3.7吨，参与爆炸药量约2.4吨，折算成TNT炸药当量约1.8吨。爆炸造成502工房生产线及设备粉碎性破坏，建筑物大部分整体坍塌，周围建筑物破坏范围约为265米。
事故发生后，保利民爆济南公司负责人立即向山东省、济南市民爆行业主管部门及集团公司报告，并请求地方政府救援，随即成立了现场事故救援小组，组织开展人员搜救、疏散撤离和医疗救护等工作。
接到事故报告后，山东省和济南市党委、政府主要负责同志立刻作出批示指示，迅速启动突发事件应急处置预案，省、市有关领导同志率领安全监管、公安、消防、国防科工等相关部门负责同志及时赶往事故现场组织开展抢险救援工作。济南市人民政府组织700余名消防、专业救援人员和60余名医疗救护人员，调集15台（套）大型机械设备、20辆救护车和生命探测仪及搜救犬，迅速赶赴事故现场，紧急开展抢险救援及应急处置工作。
事故发生后2小时内，在抢险救援指挥部领导下，现场救援人员将19名伤员全部救出并及时送往5家医院进行救治。
事故发生后30余小时，通过人工与机械相结合的破解方式分层清理，共搜寻出13具遇难者遗体，事故现场清理处置炸药1吨左右。
在国务院有关部门联合工作组的现场指导下，山东省及济南市组织230余名公安、相关专家和工程技术人员及专业救援人员等，对现场废墟进行第二次筛选清理，两次共计收集DNA检材样本1106份，并全部进行鉴定比对，全部确认了33名遇难人员身份。同时，开展了相关侦破、调查、排查和分析论证工作。通过扎实有效的工作，排除了人为破坏、雷击、装药机热积累和乳化炸药自爆等导致爆炸的可能性。济南市人民政府组织各方成立33个工作组，对遇难者家属进行一对一慰问安抚，迅速开展遇难者家属的接待、心理疏导、赔付等工作。目前，善后处理工作已结束，19名伤员得到有效救治，当地社会秩序稳定。
