Theo điều tra ban đầu, khoảng 2 giờ 30 phút, ông Hoàng Văn Tính (sinh năm 1986, ngụ xã Phú Xuân, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên - Huế), điều khiển xe khách biển số 50F-004.83 của nhà xe Thành Bưởi chở theo 34 hành khách trên quốc lộ 20, hướng Đồng Nai đi Lâm Đồng.
Khi đến Km48, đoạn thuộc ấp 3, xã Phú Vinh, huyện Định Quán, Hoàng Văn Tính chạy xe vượt bên trái xe tải biển số 60C-345.13 đi cùng chiều phía trước. Trong lúc vượt, do không đảm bảo các điều kiện an toàn nên đầu xe giường nằm bên phải đâm vào phía sau bên trái của xe tải.
Sau khi đâm vào xe tải, xe khách giường nằm lấn qua phần đường chiều ngược lại và đâm trực diện vào xe khách 16 chỗ biển số 86B-015.75 do anh N.V.C. (33 tuổi, ngụ Bình Thuận) điều khiển chở theo 8 hành khách.
Cú tông mạnh khiến anh N.V.C và 3 người khác tử vong, 5 hành khách khác trên xe 16 chỗ bị thương nặng được đưa vào bệnh viện cấp cứu.
Sau khi nhận được tin báo, Công an tỉnh Đồng Nai nhanh chóng xuống hiện trường phối hợp Công an huyện Định Quán điều tra nguyên nhân vụ tai nạn.
Hiện, lực lượng chức năng tỉnh Đồng Nai đang phối hợp với Phân viện khoa học hình sự Bộ Công an tại Thành phố Hồ Chí Minh điều tra, làm rõ vụ tai nạn giao thông đặc biệt nghiêm trọng này.