Sự việc xảy ra lúc 17h (giờ địa phương) ở đoạn giữa hai nhà ga Fort Totten và Takoma thuộc vùng ngoại ô phía đông bắc thành phố, sát cạnh tiểu bang Maryland. Cả hai chuyến tàu chạy về hướng nam của thành phố.

Theo điều tra của Hội động An toàn Vận tải quốc gia Mỹ, một phần mạch ray đã được thay thế tại nơi xảy ra tai nạn trước đó ít ngày, vào 17/6, và mạch này bị các dao động ký sinh nên không thể thông báo chuẩn xác về đoạn đường tàu đang choán chỗ.

Con tàu phía trước phải dừng lại do giao thông phía trước. Do toàn bộ tàu đỗ trên đoạn mạch lỗi nên hình ảnh của nó không xuất hiện trên hệ thống Kiểm soát Tàu Tự động (ATC). Con tàu phía sau vì vậy vẫn được chỉ dẫn chạy với tốc 88 km/giờ. Ngay khi phát hiện con tàu đỗ phía trước, người điều khiển con tàu phía sau đã nhấn phanh khẩn cấp, nhưng không kịp.

Thị trưởng Adrian Fenty khi đó mô tả đây là vụ tai nạn nghiêm trọng nhất trong lịch sử 33 năm hoạt động của hệ thống tàu điện ngầm trong thành phố. Hệ thống này bắt đầu mở cửa phục vụ từ năm 1976. Đây cũng là vụ tai nạn đầu tiên có người thiệt mạng kể từ năm 1982 khi một vụ tàu trật đường ray làm 3 người tử vong.