Theo ghi nhận của hệ thống camera thuộc Công ty Quản lý khai thác và vận hành hầm Hải Vân, vào thời điểm trên tại km4+800 cách cửa hầm bắc Hải Vân chừng 3km, xe tải 54Y-5598 lưu thông hướng Nam - Bắc do không làm chủ được tốc độ đã bất ngờ lao thẳng vào ôtô bảy chỗ 43S-4478 đang di chuyển phía trước.
Do bị húc bất ngờ từ phía sau nên xe 43S-4478 đã đâm chồng lên xe bốn chỗ 29L-6016 đang chạy phía trước. Bị va chạm dây chuyền, xe 29L-6016 đã lao lên tông thẳng vào đuôi xe 16 chỗ 43S-5318.
Theo Công ty Quản lý khai thác và vận hành hầm Hải Vân, một trong những nguyên nhân dẫn đến tai nạn này là do các tài xế không tuân thủ quy định trong việc giữ khoảng cách an toàn giữa hai xe là 50m. Được biết do cận tết nên lượng xe lưu thông qua hầm Hải Vân đã tăng vọt từ 3.000 lượt xe/ngày đêm lên 6.500 lượt xe ngày đêm.