Vào thời điểm trên, xe tải biển kiểm soát 60C – 0.21 (chưa rõ danh tính người điều khiển), lưu thông theo hướng thị xã Long Khánh đi thành phố Biên Hoà, khi đến đoạn đường trên, bất ngờ đâm vào xe tải biển kiểm soát 51C- 473.50 (chưa rõ danh tính người điều khiển). Tiếp đó, xe tải 51C- 473.50 lao lên phía trước đâm vào đuôi xe bán tải biển kiểm soát 54X – 4749, do anh Lê Công Hữu (26 tuổi ngụ xã Tân Xuân, huyện Hàm Tân, tỉnh Bình Thuận) điều khiển đang đậu chờ đèn đỏ phía trước. Sau đó, xe tải biển kiểm soát 60C – 0.21 tiếp tục lách sang bên trái đường và đâm vào xe đầu kéo rơ móoc biển kiểm soát 81R – 005.75 đang lưu thông theo chiều ngược lại.
Chưa dừng lại, xe tải này còn tiếp tục đâm vào hông xe tải biển kiểm soát 29C – 554.00 do anh Nguyễn Đức Thanh (30 tuổi ngụ tỉnh Ninh Bình), điều khiển theo hướng từ Quốc lộ 20 ra Quốc lộ 1A. Xe tải biển kiểm soát 29C – 554.00 bị đâm mạnh tiếp tục lao lên đâm vào xe tải biển kiểm soát 29C – 554.22, do anh Nguyễn Xuân Tuấn (53 tuổi ngụ thành phố Hà Nội) điều khiển.
Sau khi lao sang bên trái đường và đâm vào nhiều xe khác, xe tải 60C – 0.21 đã đâm vào xe gắn máy do ông Nguyễn Hoàng Thanh (42 tuổi, ngụ tỉnh Bến Tre) điều khiển chở theo cháu Nguyễn Thị Minh Châu (2 tuổi) khiến hai ông cháu bị thương nặng, sau đó được đưa đi cấp cứu tại Bệnh viện đa khoa Dầu Giây. Vụ tai nạn làm 6 xe ô tô bị hư hỏng, trong đó có 3 xe bị biến dạng phần đầu. Các xe ô tô trong vụ tai nạn đã chắn ngang Quốc lộ 1A; lực lượng cảnh sát giao thông Công an Đồng Nai phải tổ chức phân luồng phương tiện giao thông đi tránh vào trung tâm hành chính huyện Thống Nhất rồi vòng ra Quốc lộ trở lại.
Nguyên nhân vụ tai nạn đang được cơ quan chức năng điều tra làm rõ. Cũng tại khu vực này, vào ngày 16/4 đã xảy ra một vụ tai nạn liên hoàn giữa 3 xe tải và 1 xe buýt làm nhiều người bị thương.