Vào lúc 23 giờ ngày 11 tháng 3 năm 2005, tàu E1 mang đầu máy mang số D19 E909 của Xí nghiệp Đầu máy Hà Nội do tài xế Bùi Thái Sơn điều khiển xuất phát từ Hà Nội, kéo đoàn tàu E1 gồm 13 toa, chở 503 hành khách cùng 29 nhân viên dự kiến đến Thành phố Hồ Chí Minh vào lúc 5 giờ ngày 13 tháng 3 năm 2005.[16][17] Toàn bộ hành khách đều được mua bảo hiểm nhưng các thiết bị trên tàu vẫn chưa được mua bảo hiểm vì giá cao.[18]

Đến 11 giờ 40 phút ngày 12 tháng 3, tàu đến ga Thừa Lưu, tỉnh Thừa Thiên Huế. Sau khi rời ga một đoạn, tàu gặp phải một chiếc xe tải băng qua đường sắt. Khi đến km số 751 + 950, đoạn giữa hai ga Thừa Lưu và Lăng Cô, qua đoạn cong Đá Bàn thì mối nối toa số 7 và số 8 bị đứt khiến hai toa này văng ra khỏi đường ray và lăn nhiều vòng. Trong khi đó các toa tàu từ số 3 đến số 10 đập vào bờ đá thấp phía Đầm Lập An. Đầu máy của tàu tiếp tục kéo toa ăn uống cùng hai toa số 1 và số 2 thêm 200 m thì dừng lại.[19]