Со станции Западная Двина поезд отправился почти по расписанию, а к разъезду Подсосенка (Тверская область, однопутный участок перегона Великие Луки-Ржев Ржевского отделения Октябрьской желеезной дороги) уже шел с небольшим опережением на 3 минуты. В это время с противоположной стороны на разъезд принимался сборный грузовой поезд №3455, ведомый тепловозом 2М62, введенный диспетчером в оперативном порядке. Особенность разъезда Подсосенка заключается в том, что он расположен на идеальной прямой и при движении со стороны Нелидово сразу за разъездом начинается подъем, а сам разъезд расположен в низине и этим утром, в 5:15, на разъезде стоял густой туман. Для легкого преодоления подъема машинисты поездов всегда стараются разогнаться на разъезде и перед ним. Согласно графику, у пассажирского поезда не было ни остановки на этом разъезде, ни скрещения с другими поездами встречного направления, и локомотивная бригада вела поезд на полной скорости без каких-либо опасений. При этом, ни поездной диспетчер, ни дежурный по станции не уведомили должным образом поездные бригады обоих поездов об одновременном приеме под скрещение. В результате бригада пассажирского поезда применила экстренное торможение только после визуального контакта с грузовым поездом. Это привело к проезду выходного сигнала с запрещающим показанием и лобовому столкновению с вагонами грузового поезда, принимаемого на боковой путь. Столкновение произошло на стрелке №1. В результате столкновения возник пожар, распространившийся на пассажирские вагоны.

В результате столкновения поездов погибли обе локомотивные бригады, проводник второго вагона пассажирского поезда и 36 пассажиров, 108 человек травмированы, разбито 4 секции тепловозов, 8 вагонов грузового поезда и 4 вагона пассажирского поезда, разрушен один стрелочный перевод и 23 метра пути. Допущен перерыв движения поездов на участке 15 часов 30 минут.

Рассматриваются несколько версий катастрофы:
1. Неадекватное поведение машиниста скорого поезда, не отвечавшего на вызовы по радиосвязи от дежурного по станции Подсосенка
2. Отказ тормозной системы грузового поезда.
3 Ошибка дежурного по станции, не предпринявшего мер для предотвращения крушения. Поводом для этого могло послужить четырехкратное безуспешное действие по вызову радиосвязи. Как следствие, полное непонимание происходящего на линии.

Согласно официальной версии, скорый пассажирский поезд № 4, отправившись со станции Великие Луки со значительным опозданием, к станции Земцы вошел в график, на перегоне Земцы-Подсосенка следовал ранее расписания на 3 минуты и принимался на главный путь разъезда по открытому на один желтый огонь входному светофору с остановкой для скрещения с прибывающим грузовым поездом. Следуя к станции, машинист пассажирского поезда на вызовы по радиосвязи не отвечал, скорость не уменьшал. Комиссией отмечено позднее применение автотормозов поезда перед выходным сигналом Ч1 с красным огнем, что привело к его проезду и столкновению на скорости около 50 км/час с локомотивом встречного грузового поезда №3455 на стрелке №1. Наиболее вероятная причина крушения - сон локомотивной бригады поезда № 4 на рабочем месте.

Когда электромеханик Фирсов прибыл на участок 4-8 СП (стрелочного перевода), то в потемках он, с его слов, не смог найти причину неисправности. Есть однако вероятность, что на допросах Фирсов лукавил, так как он уже ранее ремонтировал стрелочный перевод № 8, когда оборвался один из электрических медных соединителей в переходной кривой. Выполняя ремонт в тот раз, Фирсов не стал восстанавливать соединитель, что довольно утомительно, а просто прикрутил оторвавшийся соединитель к штепсельному болту посредством обычной скрутки. В этот раз из-за такого ненадежного ремонта произошла потеря контакта между соединителем и штепсельным болтом, что и стало одной из причин сбоя в работе сигнализации занятости пути. Другой причиной стало то, что оборвался уже другой трехметровый (3,3 метра) соединитель. Фирсов мог знать, что во втором случае причина неисправности такая же, как и ранее, но не стал заморачиваться в определении фактической причины и тем более устранять ее. Кроме того он знал, что на этой станции боковой 4-й путь используется редко, поэтому просто взял электрическую перемычку и замкнул контакты 21 и 22 на дополнительном путевом реле участка между стрелками № 4 и 8. Сигнализация участка стала работать нормально, но электромеханик не стал сообщать дежурному по станции о том, как он устранил проблему путем грубого нарушения инструкций, так как это как минимум грозило депремированием. Между тем такое действие привело к тому, что теперь не работала сигнализация занятости бокового ответвления на стрелочном переводе № 8, отключив этот небольшой участок пути из электрической сигнализации станции.

Крушение

После "устранения" неисправности станция нормально проработала до 9 вечера, пока в 21:15 на нее не прибыл грузовой поезд №3062, состоящий из 57 вагонов, ведомых электровозом ВЛ11. За ним следовал пассажирский поезд №22 "Кисловодск - Ленинград" из 21 вагона, в котором было более 500 пассажиров, ведомый пассажирским электровозом ЧС2-474. Так как пассажирский поезд из-за грузового выбивался из расписания, то дежурный по станции Ельниково, обязанности которого выполнял уже Трифонов, принял решение выполнить обгон пассажирским поездом грузового, для чего последний направил на боковой путь. Когда по данным сигнализации на пульте грузовой поезд полностью оказался на боковом пути, дежурный Трифонов сразу перевел стрелочный перевод №8 с "минусового" положения (на ответвление) на "плюсовое" (прямо), после чего открыл входной светофор пассажирскому поезду на проследование станции по 2-му главному пути.
Переводя стрелку, дежурный не убедился, что она действительно свободна, тогда как находящийся в хвосте грузового поезда полувагон еще следовал по боковому отклонению. Ситуацию усугубило то обстоятельство, что данный стрелочный перевод был оборудован и подвижным сердечником крестовины, поэтому часть колесных пар сошла с пути и направилась в прямом направлении. Вагон отцепило от состава и развернуло поперек пути. Через несколько минут в 21:20 зеленый сигнал входного светофора на станцию на высокой скорости въехал пассажирский поезд №22.
В условиях ночи и так как перед станцией была кривая, локомотивная бригада заметила опасность и применила экстренное торможение лишь за 300 метров до препятствия, тогда как расчетный тормозной путь в данной ситуации составил бы 622 метра. На скорости 90 км/ч электровоз ЧС2 протаранил грузовой вагон, из-за чего тот отлетел в сторону и врезался в три других грузовых вагона - цистерны с изопентаном, повредив их. Взрывоопасный груз загорелся и сдетонировал, после чего ударная волна врезавшись в пассажирский локомотив весом 120 тонн оторвала его от состава и отбросила на 1-й главный путь, а крыша и вовсе была обнаружена в полусотне метров на 3-м боковом пути. Также сбросило с пути 8 первых пассажирских вагонов, тогда как остальные 13 продолжая двигаться по инерции въехали в пламя пожара от горящих грузовых вагонов. В панике пассажиры стали выбивать стекла и пытались открыть двери, а когда вагоны остановились, то начали прыгать в снег.
Через несколько минут (по некоторым данным - около 21:36) на станцию с другой стороны по 1-му главному пути на высокой скорости въехал пассажирский поезд №237 "Москва - Новороссийск", в котором ехали более 200 человек и ведомый пассажирским электровозом ЧС2-672. Его локомотивная бригада также не успела своевременно применить экстренное торможение, поэтому на скорости 42 км/ч ЧС2-672 врезался в ЧС2-474, а затем пламя пожара перекинулось и на этот пассажирский поезд, в результате чего загорелись 7 пассажирских вагонов.

В результате крушения и пожара были разбиты до степени исключения из инвентаря 5 грузовых и 17 пассажирских вагонов (3 пассажирских вагона сгорели дотла), оба пассажирских электровоза, разрушены 600 метров пути (в том числе стрелочный перевод) и 600 метров контактной сети (в том числе 12 опор), а пожаром повредило лесополосу вдоль путей и даже здание вокзала станции. Общий ущерб по разным оценкам составил от 1.5 до 2.3 миллионов советских рублей, движение на направлении Москва - Крым было парализовано на 35 часов, а общий перерыв в движении составил более двух суток.

На поезде №22 на месте погибли машинист Герасимов и 7 пассажиров, еще 53 человека были госпитализированы. Позже в больнице от полученных травм умерли еще 3 человека, в том числе помощник машиниста Сергеев. Локомотивная бригада поезда №237 успела покинуть электровоз и выжила, потерь среди пассажиров этого поезда также удалось избежать. Всего официально в катастрофе погибли 11 человек - локомотивная бригада и 9 пассажиров поезда №22.

Электромеханик Фирсов, который стал основным виновником катастрофы, был приговорен к суровому наказанию.

Всего в салоне находились более 80 пассажиров, преимущественно дачники, которые возвращались со своих участков. На 14-м километре шоссе пересекало железнодорожную линию Суоярви - Петрозаводск (перегон Чална-Онежская - Томицы); железнодорожный переезд был неохраняемым (изначально переезд был оборудован шлагбаумами, но они уже продолжительное время не работали). На светофоре переезда горели красные огни, а также был слышен оповестительный сигнал приближающегося поезда, поэтому шофер начал тормозить. Метров за 300 до переезда автобус кратковременно остановился, после чего продолжил следовать со скоростью около 40-50 км/ч. Затем у самого переезда водитель затормозил, но не остановился полностью, вместо этого на скорости 30 км/ч выехав на переезд, где произошло столкновение с пригородным поездом №6383. На скорости около 80 км/ч тепловоз поезда врезался в правый борт ЛиАЗа и распорол его, в результате чего пассажиры автобуса начали выпадать прямо под поезд. В катастрофе на месте погиб 21 пассажир. От полученных травм 2 пассажира скончались по дороге в больницу, а еще 9 скончались уже в самой больнице. На поезде никто не пострадал; локомотивная бригада находилась в шоковом состоянии. Водитель автобуса также выжил. Всего же в трагедии погибли 32 человека, 29 ранены. Многие из выживших пассажиров стали инвалидами.

Маршрут следования автобуса проходил через железнодорожный переезд, что близ остановочного пункта Хуторята. Это охраняемый переезд оборудованный шлагбаумами, но в тот день шлагбаум не работал, хотя световая и звуковая сигнализации, согласно показаниям дежурной по переезду, работали исправно. Когда ЛиАЗ подъехал к переезду, то в это время сигнализация работала, информируя, что переезд закрыт и въезд на него запрещен. Стоянка для пропуска поездов могла быть достаточно продолжительно, стоянки в 40-50 минут не были редкостью. Но в тот день шофер Калинин спешил домой на день рождения сына, поэтому рискнул проскочить переезд, тем более, что шлагбаум был открыт. Но когда автобус выехал на переезд, то в него врезался поезд сообщением "Тюмень-Свердловск", следовавший по 1-му пути. Если бы шофер и успел бы своевременно заметить опасность, то не смог бы сразу остановиться из-за гололеда. От удара у автобуса разрушилась передняя часть, а у электровоза сошла с рельсов передняя тележка, хотя благодаря установленному в районе переезда контррельсу она не вышла за габариты пути, что спасло поезд от схода под откос. Затем через короткий промежуток времени по 2-му пути переезд проследовал встречный грузовой поезд, который разрушил уже заднюю часть автобуса.
В результате катастрофы в автобусе сразу погибли 13 человек: 3 (включая водителя) на передней площадке и 10 на задней. Также от полученных травм по дороге в больницу умер 1 человек, а в самой больнице еще 2. Всего жертвами трагедии стали 16 человек: водитель и 15 пассажиров автобуса.