碰撞的位置距離查茨沃斯站大約兩公裏，從現場的情況判斷，兩列火車應該是高速相撞，才會造成如此恐怖的破壞力，根據一些幸存者的描述，調閱附近的監控一段時間以後，美國國家運輸安全委員會的調查組，才初步還原了事故的過程。
從洛杉磯車站到摩爾帕克的鐵路，是一條雙軌和單軌混合的線路，正常的道路上都是雙軌，但因為地形和成本的考慮，有些特殊的路段則保留了單軌，同時隻能有一輛列車通過，發生事故的這一帶路段正是屬於後者。
鐵路公司對單軌線路的解決方法，是通過建設一套交通信號係統，讓客運列車的司機根據信號燈的指示來主動避讓，等到貨車通過以後在繼續通行，這樣就可以簡單的避免事故。
九月十二日當天，111次列車前麵的行程一切正常，經過每個信號燈的時候，司機桑切斯也正常的進行了報告，下午四點十六分，111次列車進入了查茨沃斯站，準備向著西米穀站出發，而到了這裏就開始出了問題。
在進入查茨沃斯站前，到最後發生撞擊的期間，111次列車一共路過了三個信號燈，第一個信號燈是閃爍的黃色，提示列車需要在前方減速，桑切斯正常的進行了報告。第二個信號燈是常亮的黃色，提示列車即將要到下一個站點，桑切斯沒有報告看到這個信號，但平穩的在車站裏停了下來，並在上下乘客以後加速駛離。最後的一個信號燈，出現在出站後不遠的位置，呈現紅色，要求司機必須要在這裏停車，然而前麵的操作都沒問題的111次列車，到了這裏卻直接加速衝了過去，列車衝過了道岔，駛入了向西的單軌線路，與此同時，一輛來自太平洋鐵路公司的貨運列車，牽引著十七節貨箱剛剛從反方向的雙軌線路，進入到了同一條單軌，開始向著東邊行駛，兩車交集的位置是一個巨大的彎道，由於視野被彎道旁的山石遮擋，四點二十二分十九秒，貨運列車首先在彎道的盡頭，發現了迎麵而來的111次列車，這時的兩輛車都是接近七十公裏每小時的速度，而距離僅有一百六十四米，四點二十二分二十一秒，貨運列車的司機反應了過來，開始進行緊急製動，四點二十二分二十三秒，兩秒以後兩車的頭部就相撞了。
恐怖的衝撞力掀起了一陣巨響，由於111次列車的重量更小，它的機頭被瞬間撞進了第一節的客車車廂裏，司機和車廂裏的多名乘客當場被砸成了肉餅，第二節與第三節車廂，車體內的生存空間沒有受到太大的影響，但因為巨大的慣性，距離衝撞點近的人在車裏四處彈撞，許多人承受了相當於從三樓下落的重力，輕者骨折重者直接死亡，碰撞使燃料箱與機車分離，爆炸引燃了附近的植物，整個現場火光一片，下午四點二十三分，附近的居民撥打了報警電話。
九月十二日的下午天空晴朗，能見度可達六公裏，111次列車為什麼會闖過紅燈，又為什麼兩次信號都沒有報告，因為司機在事故裏當場身亡，已經無法從當事人處了解，調查組檢查了列車的製動係統，事發地點的信號燈，但都沒有找到問題，然而，在檢查了司機桑切斯最近一周的短信記錄以後，他們很快就有了驚人的發現。