Theo Đại tá Lê Mạnh Hùng, Phó Giám đốc Công an tỉnh Đồng Nai, ngay sau khi xảy ra vụ tai nạn, Giám đốc Công an tỉnh Nguyễn Hồng Phong cùng lãnh đạo đạo các đơn vị nghiệp vụ và Công an thành phố Biên Hòa đã có mặt tại hiện trường chỉ đạo khắc phục hậu quả và điều tra làm rõ nguyên nhân.
Nguyên nhân ban đầu xác định do lái xe ô-tô bán tải Võ Văn Khải khi di chuyển đến khu vực giao nhau với đường Phạm Văn Thuận và đường sắt không tập trung chú ý quan sát, không biết có tàu lửa đang tới nên điều khiểu xe chuyển hướng rẽ trái đi qua đường sắt. Khi phát hiện tàu hỏa đang lao tới thì hoảng loạn đạp phanh xe lại và bị tàu hỏa tông trực diện vào bên hông xe ô-tô gây tai nạn.
Đại tá Lê Mạnh Hùng cho biết, qua điều tra, Cơ quan Cảnh sát điều tra, Công an thành phố Biên Hòa đã khởi tố vụ án hình sự về vi phạm quy định về tham gia giao thông đường bộ, tại khoản 2, Điều 260 Bộ Luật Hình sự; đồng thời, đang xem xét để khởi tố bị can đối với lái xe ô-tô để xử lý theo quy định của pháp luật.
Cũng theo Đại tá Lê Mạnh Hùng, lực lượng chức năng thành phố Biên Hòa đã bố trí cảnh giới tại các hẻm 1334 và đường song hành với đường sắt chưa có gác chắn để bảo đảm an toàn giao thông sau vụ tai nạn. Cùng với đó, Công an tỉnh Đồng Nai phối hợp Ban An toàn giao thông tỉnh và các đơn vị liên quan rà soát các điểm giao giữa đường sắt và đường bộ tại các huyện, thành phố có tuyến đường sắt bắc-nam đi qua địa bàn tỉnh.
Trước đó, như Báo Nhân Dân đã thông tin, khoảng 20 giờ 40 phút tối 28/7, tại Km1696+458 khu gian Hố Nai-Biên Hòa thuộc tuyến đường sắt bắc-nam tàu SNT5 do lái tàu Đoàn Hùng Hải (sinh năm 1991), điều khiển lưu thông theo hướng bắc-nam.
Khi tới đường ngang có rào chắn giao cắt với đường bộ Phạm Văn Thuận thì xảy ra va chạm với xe ô-tô biển kiểm soát 60C-597.05 do Võ Văn Khải (sinh năm 1974), ngụ tỉnh Kiên Giang, điều khiển. Trên xe ô-tô lúc này chở theo Mai Phú Phương (sinh năm 1982), Nguyễn Văn Nghĩa (sinh năm 2011) và Nguyễn Thị Út (sinh năm 1971).
Xe ô-tô do Võ Văn Khải điều khiển di chuyển từ đường dân sinh song song đường sắt thuộc phường Tân Tiến, đi theo hướng ra đường Phạm Văn Thuận (không có gác chắn). Sau đó, xe bán tải bị tàu SNT5 tông văng va vào người thu gom rác ven đường tên Lê Minh Tú (sinh năm 2001), thường trú huyện Phú Giáo, tỉnh Bình Dương.
Hậu quả vụ tai nạn khiến anh Lê Minh Tú tử vong tại chỗ. Ngoài ra, Nguyễn Văn Nghĩa đi trên xe ô-tô cũng tử vong. Hai người khác bị thương là Võ Văn Khải và Nguyễn Thị Út được đưa đi cấp cứu tại bệnh viện.