Sull'incidente stanno indagando il commissariato di Cecina e la Polizia ferroviaria. Secondo i primi accertamenti, potrebbe essere avvenuto per cause accidentali. Il treno coinvolto, il regionale 3110, era partito da Piombino Marittima alle 9.20 ed era diretto a Firenze.
Dopo la tragedia, la circolazione sulla linea ferroviaria Tirrenica è stata interrotta per circa un'ora e poi ripristinata su un binario unico, con gravi disagi per i viaggiatori e ritardi fino a due ore per nove convogli (il regionale 3110, due treni a lunga percorrenza e altri sei regionali). Trenitalia ha provveduto ad attivare un servizio di collegamento sostitutivo tra le stazioni di Bolgheri e Pisa con quattro autobus navetta.