Vào thời điểm trên, xe khách giường nằm biển số 50F - 043.55 do Nguyễn Thọ Huy (50 tuổi, ngụ Thanh Hóa) điều khiển, lưu thông theo hướng từ bắc vào nam, đã va chạm vào phần đuôi chiếc xe khách 78F- 000.40 do Trần Trương Thái (48 tuổi, ngụ Phú Yên) điều khiển đang chạy cùng chiều.
Tại hiện trường, phần đầu xe khách 50F - 043.55 tông dính vào đuôi xe khách 78F - 000.40. Xe khách 78F - 000.40 lọt xuống vực lề đường cao tốc, hai xe hư hỏng nặng. Phần đầu xe khách 50F - 043.55 bể nát và 2 người tử vong bên trong xe. Xe cứu thương tại khu vực Phan Thiết đã đến hiện trường đưa hành khách trên 2 chiếc xe khách đi cấp cứu.
Hai nạn nhân tử vong được xác định là chị Phạm Thị My M. (19 tuổi, ngụ xã Cam An Bắc, H.Cam Lâm, Khánh Hòa) và anh Nguyễn Anh T. (28 tuổi, ngụ xã Khánh Thạnh Tây, H.Mỏ Cày, Bến Tre). Còn những nạn nhân bị thương đang được cấp cứu tại Bệnh viện đa khoa Bình Thuận.
Sau khi vụ tai nạn xảy ra, đơn vị tuần tra đường cao tốc và Đội CSGT số 6 (thuộc Phòng 6, Cục CSGT-Bộ Công an) đã có mặt tại hiện trường để đặt biển cảnh báo, bảo vệ hiện trường và điều tiết giao thông.
Cơ quan CSĐT Công an H.Bắc Bình (Bình Thuận) đến hiện trường khám nghiệm, điều tra nguyên nhân vụ tai nạn giao thông trên cao tốc Vĩnh Hảo - Phan Thiết theo thẩm quyền.
Cao tốc Vĩnh Hảo - Phan Thiết gần đây liên tục xảy ra tai nạn giao thông, có nhiều vụ làm chết người.