Theo ghi nhận ban đầu, đoàn xe gồm 3 xe tải và 5 ô tô con di chuyển theo hướng từ TP.HCM về Đồng Nai. Khi đến Km12, một va chạm bất ngờ đã khiến các phương tiện phía sau không kịp xử lý, dẫn đến chuỗi va đập kéo dài hơn 100 m.
Hiện trường vụ tai nạn khá hỗn loạn. Một xe bán tải lật nghiêng, một chiếc ô tô lao thẳng vào dải phân cách rồi trượt sang làn ngược lại.

Cách đó vài chục mét, một xe màu trắng nằm chắn ngang mặt đường trong tình trạng hư hỏng nặng, trong khi một chiếc khác tông vào lề đường, bung túi khí và biến dạng phần đầu.
Các phương tiện còn lại đều bị móp méo, phần đầu hoặc đuôi biến dạng, nhiều mảnh nhựa, kính vỡ và cả một bánh xe văng ra ngoài nằm rải rác trên mặt đường. Vụ việc khiến những người ngồi trên xe hoảng sợ, nhiều người run rẩy, vội vàng rời khỏi phương tiện để tìm nơi an toàn.
Vụ tai nạn liên hoàn trên Quốc lộ 51 bước đầu không ghi nhận thiệt hại về người. Dù vậy, do chiếm nhiều làn đường, sự cố khiến giao thông theo cả hai hướng bị ùn ứ kéo dài gần 5 km.

Một nhân chứng có mặt tại hiện trường kể lại rằng vào thời điểm xảy ra va chạm, mật độ phương tiện trên tuyến khá đông. Người này kể lại: "Tôi nghe một tiếng rầm rất lớn, nghi xe tải cẩu mất thắng. Nhiều xe phía sau không kịp xử lý đã đâm dồn vào nhau".
Ngay khi tiếp nhận thông tin, lực lượng Cảnh sát giao thông thuộc Trạm Ngã 3 Thái Lan (Phòng CSGT Công an tỉnh Đồng Nai) đã khẩn trương có mặt.
Các tổ công tác nhanh chóng phân luồng, điều tiết phương tiện qua khu vực, đồng thời tiến hành khám nghiệm hiện trường. Xe cứu hộ cũng được điều động để kéo các phương tiện gặp nạn ra khỏi mặt đường, giảm bớt ùn tắc.
Hiện nguyên nhân cụ thể của vụ việc vẫn đang được cơ quan chức năng điều tra, làm rõ.

Quốc lộ 51 là tuyến đường huyết mạch dài khoảng 80 km, nối từ quốc lộ 1 tại Đồng Nai đến TP Vũng Tàu. Đây là trục giao thông quan trọng ở khu vực Đông Nam Bộ, thường xuyên có mật độ phương tiện cao, dễ xảy ra tình trạng kẹt xe và tai nạn giao thông.