火災延焼階である3階と4階、さらには6階と7階を竪穴で垂直につないでいるプレイタウン事務所前の空調ダクト（リターンダクト）吸入口から大量の煙が噴出した。千日デパートでは、自主的に空調ダクト内に防火ダンパーを3か所設置していたが、それらはいずれも火災時に作動せず、プレイタウン内で多くの犠牲者を発生させる一因となった。ダクト吸入口から噴出した煙は、秒間1.7立方メートル、総量3トン、2,500立方メートルであった。空調ダクトから噴き出した煙は特に高温であり、事務所前のダクト吸入口すぐ横に7段で積み上げられていたビールケース（ポリエチレン製）の山が、一列すべて溶け落ちるほどの勢いだった。
プレイタウンは最上階である7階に位置していた。火災の煙は、建物内の竪穴に到達すると煙突効果で急上昇を始める。その速さは秒速3メートルから5メートルに達し、ビルの最上階から真っ先に溜まっていく。7階が猛煙と有毒ガスに襲われたのは必然だった。
出火元の3階と4階のニチイ千日前店で取り扱っていたおもな商品は、可燃性の衣料品や繊維商品であり、それらの商品が大量に陳列されているところへ火災が発生したため、瞬く間に火災は燃え広がり、フロア全体がフラッシュオーバーを起こしたことで爆発的に延焼するに至った。また2階についてもフロア全体に小売店舗が密集して営業し、商品を大量に陳列していたため、延焼拡大を招きやすい状態だった。千日デパートは、昭和30年代から40年代の多くの百貨店や商業施設と同じように、外窓をベニヤ板などで遮蔽し、外光を取り入れないようにして壁の一部、またはインテリアデザインとして利用しており、それにより消防隊の消火活動に遅れを生じさせたことも火災拡大の一因として挙げられる。
千日デパートビルは、昭和36年の消防法施行令制定以前の防火対象物ということで「前法不遡及の原則」に従い、全館のスプリンクラー設置義務から免れており、自動で火災を消火する設備に頼ることができなかった。また、そのほかの防火設備、消火設備に関しても設置義務の適用から免れていた。たとえば自動火災報知機、煙感知式自動防火シャッター、排煙設備などは設置されておらず、火災拡大の一因となった。
2階から4階までのエスカレーター開口部に設置されている防火カバーシャッターおよび3階E階段出入口の防火シャッターが閉店後に閉鎖されておらず、その部分から最初に上下階へ火災が延焼した。4階から5階に通じているエスカレーター開口部の防火カバーシャッターは、火災時には閉鎖されており、4階からの火炎を食い止めて5階への延焼を完全に防いでいる。5階から7階までは延焼による被害はほとんどなく、煙によって煤を被っただけである。つまり、もしも3階から4階までのエスカレーター開口部と3階E階段の防火シャッターが火災発生時に閉鎖されていたならば、3階から上下階へ火災が延焼した可能性は低くなっていたと考えられた。また3階で行われていた電気工事現場周辺の防火区画シャッターは作業中に閉鎖しておらず、火災を限られた区画内に閉じ込めることができなかった。工事をおこなう上で開放を要するものを除いて、その他の防火区画シャッターを閉鎖しておけば、さらに火災を3階のごく狭い範囲に閉じ込めることができたと考えられており、防火区画シャッター閉鎖の必要性と義務は、のちの刑事裁判において重要な争点となった。
千日デパートを経営する日本ドリーム観光とプレイタウンを経営する千土地観光は、親会社と子会社の関係にありながら、親会社が経営管理するビルにテナントとして入店している子会社の店舗が管理外に置かれ、防火管理上も完全に無視され、7階プレイタウンは孤立状態に置かれていた。そして千日デパートとプレイタウン双方の管理権原者と防火管理者が防火管理や避難誘導について協議したことはなかった。また共同で行うべき消防訓練や避難訓練を行ったことは一度もなく、そもそもビル火災を想定した対策や訓練を実施する発想がまったくなかった。
7階プレイタウンは、消防法における防火対象物のひとつであり、区分は2項・（イ）にあたる。プレイタウンの管理権原者は千土地観光の社長であり、また防火管理者はプレイタウン支配人が選任されていた。通常であれば支配人に就任（1970年9月）したと同時に防火管理者の任にも就くところ、前任者からの引き継ぎに9か月間の空白期間があり、防火管理者の変更届がしばらく出されておらず、実際に選任されたのは1971年5月ごろであった。
ルドルフ・コンフナー（Rudolf Kompfner, 1909年5月16日 - 1977年12月3日）は、オーストリア出身の工学者、物理学者で、進行波管の開発で知られる。コンフナーは、ユダヤ人の両親の下にウィーンで生まれた。最初は建築学を学び、1933年に大学を卒業すると、反ユダヤ主義の台頭のため、イングランドに移住し、1941年まで建築家として働いた。しかし、彼は物理学と電子工学に強い興味を持ち、第一次世界大戦の勃発によりイギリス人に短期間拘束された後、バーミンガム大学で行われていた、秘密のマイクロ波真空管の開発プログラムに加わり、そこでコンフナーは1943年に進行波管を開発した。戦後、彼はイギリスに帰化し、イギリス海軍本部に科学者として勤務し、1951年にはオックスフォード大学で博士号を取得した。その後、コンフナーはジョン・ピアースに見いだされてアメリカ合衆国のベル研究所に勤務し、彼らは進行波管を情報化時代の重要な要素にした。彼は1973年にIEEE栄誉賞を受賞し、1974年にはアメリカ国家科学賞を受賞した。コンフナーは1977年12月3日にカリフォルニア州スタンフォードで死去した。