Vào thời điểm trên, xe ô tô biển kiểm soát 38C – 078.72 do Đặng Quốc Dũng (sinh năm 1985, trú tại thị trấn Cẩm Xuyên, tỉnh Hà Tĩnh) điều khiển hướng Sơn La - Hà Nội do bị mất phanh đã đâm vào xe ô tô hiệu Fortuner biển kiểm soát 30A - 687.79 do Vũ Xuân Độ (sinh năm 1960, trú tại Giáp Bát, Hoàng Mai, Hà Nội) điều khiển hướng Hà Nội - Sơn La, trong xe còn có Phan Thanh Long (sinh năm 1988, trú tại Thanh Xuân, Hà Nội). Sau đó xe 38C – 078.72 tiếp tục đâm vào xe tải biển kiểm soát 29C – 752.09 do Nguyễn Văn Thành (sinh năm 1971, trú tại tổ 25, phường Ngọc Thụy, quận Long Biên, Hà Nội) điều khiển hướng Hà Nội - Sơn La trong xe còn có phụ xe là Huỳnh Văn Nam (trú tại Thủy Xuân Tiên, Chương Mỹ, Hà Nội).
Theo Thượng tá Nguyễn Văn Hải - Trưởng phòng Cảnh sát giao thông, Công an tỉnh Hòa Bình, vụ va chạm liên tiếp của ô tô biển kiểm soát 38C – 078.72 đã khiến xe tải biển kiểm soát 29C – 752.09 bị lật và đè lên xe mô tô biển kiểm soát 28F1- 001.28 do chị Phạm Thị Bích Hiền (sinh năm 1975, trú tại Tổ 9, phường Chăm Mát, thành phố Hòa Bình) điều khiển đang lưu thông cùng chiều hướng Hà Nội - Sơn La. Xe tải biển kiểm soát 38C - 078.72 tiếp tục chạy đến km78+800, cách hiện trường vụ va chạm hơn 1 km mới dừng lại. Do đoạn đường dốc cao lên xe tải này mới dừng lại và lúc đó cũng không có người lưu thông nên vụ tai nạn không diễn biến thêm.
Hậu quả vụ tai nạn khiến Phan Thanh Long chết tại chỗ; chị Phạm Thị Bích Hiền và anh Vũ Xuân Độ bị thương nặng. Anh Nguyễn Văn Thành cũng bị thương và kẹt trong ca bin, đến khoảng 8 giờ cùng ngày, lực lượng cứu hộ mới đưa được nạn nhân ra khỏi xe. Ba nạn nhân được đưa đi cấp cứu tại Bệnh viện đa khoa tỉnh Hòa Bình; 3 xe ô tô và xe máy hư hỏng nặng. Bác sỹ Tạ Huy Kiên - Trưởng khoa Cấp cứu, Bệnh viện đa khoa tỉnh Hòa Bình cho biết, chị Phạm Thị Bích Hiền bị thương nặng với chấn thương vùng ngực, gãy xương sườn. Sau khi được sơ cứu, chị Hiền đã được chuyển xuống Bệnh viện Việt Đức (Hà Nội) điều trị.
Ngay sau khi vụ tai nạn giao thông xảy ra, lực lượng Cảnh sát giao thông Công an tỉnh Hòa Bình đã kịp thời có mặt tại hiện trường, tổ chức cứu hộ, cứu nạn, đưa người bị thương đi cấp cứu; đồng thời bảo vệ hiện trường, xử lý vụ việc và tổ chức phân luồng giao thông. Vụ tai nạn gây ách tắc giao thông gần 6 km và kéo dài gần 3 giờ. Đến khoảng 9 giờ ngày 11/5, giao thông mới lưu thông được hai chiều.
Nguyên nhân vụ tai nạn giao thông đang tiếp tục được điều tra, làm rõ.