صبح روز نهم تیرماه سال ۱۳۶۰، در هوای شرجی بندر ماهشهر، ناگهان شراره‌های آتش، کانکس محل استراحت خانواده فاطمه‌سادات را فرا گرفت. مردم محلی هر چه تلاش کردند، نتوانستند جان آن کودک زیبا که تازه زبان باز کرده بود، را نجات دهند؛ آنچه از او باقی ماند، جسمی سوخته و ذغال شده بود.
پدر و مادر فاطمه هر دو معلم بودند و پیش از آغاز جنگ تحمیلی، در اقدامی جهادی برای کمک‌رسانی به مردم محروم خوزستان، با داشتن فرزندی خردسال، به بندر ماهشهر رفتند و در آنجا به فعالیت‌های فرهنگی و آموزشی پرداختند. زهرا عطارزاده، مادر فاطمه‌سادات بعدها در مصاحبه‌ای درباره چگونگی سوزانده شدن کودک دلبندش توسط عوامل مجاهدین خلق میگوید:
“یک شب در واحد ارتباط جمعی بودیم. مجاهدین آمدند و از روزنه کلید واحد، چراغ قوه انداختند تو که من بیدار شدم و با شنیدن صدا رفتند. یکی دو شب بعد بود که به خاطر فاطمه، رفتیم توی کانتینر خوابیدیم؛ چون هوا گرم بود و او نمی‌توانست بخوابد و ما برای خنک کردن خانه هم امکاناتی نداشتیم. آن شب هم در کانتینر خوابیدیم چون هوا گرم بود. صبح رفتیم خانه نماز بخوانیم. دوستم که با ما همکاری داشت، آمد برای نماز و گفت از کنار کانتینر شعله‌های آتش بلند می‌شود. به سرعت رفتیم آن جا. همسرم هرچه تلاش کرد نتوانست برود تو. دیدم شعله‌های آتش از کانتینر زبانه می‌کشد. اطمینان داشتم که دخترم داخل آن است و در شعله‌های آتش می‌سوزد اما آتش آن قدر زیاد بود که نزدیک شدن به آن محال بود. مردم تلاش می‌کردند آتش را خاموش کنند، اما فایده‌ای نداشت. آتش‌نشانی آمد و آتش را خاموش کرد؛ آنجا بود که بدن سوخته دخترم را دیدم. پارچه سفیدی روی بدنش انداخته بودند، اما از شدت حرارت استخوان‌هایش، پارچه آتش گرفت و از بین رفت. پارچه دیگری انداختند.”