Nguyên nhân ban đầu được xác định là do xe tải khi dừng đậu trên đường cao tốc đã lấn chiếm một phần đường xe chạy và đỗ xe nhưng không đặt báo hiệu cảnh báo nguy hiểm theo quy định.

Lái xe khách cũng được xác định có liên đới khi đã không chú ý quan sát, gây tai nạn giao thông nghiêm trọng.

Đoạn đường xảy ra tai nạn là đoạn đường không có hệ thống đèn chiếu sáng và cũng không có làn dừng đỗ khẩn cấp đúng chuẩn cao tốc. Đây cũng là đoạn đường được phép vượt xe.

Sau khi vụ việc xảy ra, hai tài xế xe khách và xe tải được lực lượng chức năng xác định là không có nồng độ cồn và ma túy. Những hành khách còn lại trên xe khách đã được tỉnh Thừa Thiên Huế đưa về UBND xã Phong Mỹ (huyện Phong Điền) gần hiện trường để nghỉ ngơi.

Trước đó, 19h40 tối 10/3, tại km58 đường cao tốc Cam Lộ - La Sơn qua xã Phong Sơn (huyện Phong Điền, Thừa Thiên Huế), tài xế Lê Hoàng Quân lái xe khách giường nằm của nhà xe Dương Thảo tại tỉnh Đắk Nông chạy tuyến Nghệ An - Đồng Nai qua khu vực này. Khi đến đoạn đường trên thì tông vào phần đuôi xe tải thuộc Công ty TNHH thương mại vận tải San Hiền do anh Phan Đình Thành (trú Thừa Thiên Huế) lái.

Xe tải lúc đó bị nổ lốp, phải dừng lại bên vệ đường để thay lốp dự phòng. Hậu quả của vụ tai nạn khiến 2 vợ chồng trẻ là hành khách đi trên xe giường nằm tử vong tại chỗ.

Tám người khác trên xe khách bị thương được đưa đến bệnh viện, trong đó có 3 người bị thương nặng. Hai ô tô bị hư hỏng nặng.