Vào thời điểm nói trên, khi đang đổ đèo, xe khách 30X- 8554 do tài xế Đinh Hữu Chỉnh (31 tuổi, ngụ huyện Ea Ka, Đắk Lắk) điểu khiển theo hướng bắc- nam, đã tông vào xe tải 79C- 02341 do tài xế Trần Thanh Toàn (28 tuổi, ngụ thị trấn Củng Sơn, huyện Sơn Hòa, Phú Yên) điều khiển, đang lên đèo theo chiều ngược lại.
Pha đối đầu đột ngột làm xe khách do anh Chỉnh điều khiển thắng gấp trong tình trạng đường trơn do trời mưa, khiến đầu xe quay ngang nằm giữa đường.
Tai nạn đã làm một phụ nữ (chưa xác định được danh tính) ngồi ở hàng ghế phía sau tài xế xe khách tử vong, tài xế Toàn bị đa chấn thương và 7 người trên xe khách bị thương nặng phải cấp cứu tại các Bệnh viện Đa khoa huyện Tuy An và tỉnh Phú Yên.
Ngoài ra, tại hiện trường, chiếc xe khách lao vào đống đất ven đường đèo, phần đầu bị hư hỏng nặng.
Theo một số tài xế, đoạn quốc lộ 1 qua đèo Tam Giang vừa hẹp lại quanh co, có tầm nhìn rất hạn chế nên nguy cơ tai nạn giao thông rất cao. Chỉ trong gần hai tháng qua, tại đoạn đường này liên tiếp xảy ra bốn vụ tai nạn giao thông, làm nhiều người thương vong.
Ngay sau tai nạn xảy ra CSGT Công an tỉnh Phú Yên và huyện Tuy An có mặt tại hiện trường phân luồng, giải phóng ách tắc giao thông. Đến 7 giờ cùng ngày hiện trường vụ tai nạn đã được giải phóng.