세종경찰서와 소방당국에 따르면, 이날 오후 1시 45분쯤 연서면 월하2리 복지회관 주변에서 검은 연기가 보인다는 주민 신고 4건이 119에 접수됐다.
6분 뒤 소방차 11대 등 장비 13대와 소방관 29명 등 33명이 현장에 도착했을 때 주택 전체로 불길이 번진 상태였다.
소방당국은 화재를 진압하는 한편 인명 구조에 나섰지만, 1시 57분쯤 집 안에서 숨진 5살과 7살 자매를 발견했다.
불이 날 당시 집에는 숨진 자매를 포함해 세 남매와 할머니가 있었지만, 다른 방에 있던 자매는 미처 빠져나오지 못하면서 변을 당한 것으로 파악됐다.
소방당국과 경찰은 정확한 화재 원인을 밝히기 위해 13일 합동 감식을 펼칠 예정이다.