Товаро-пассажирский поезд, перевозивший в основном новобранцев для пополнения 14-й дивизии, после длительной стоянки на станции Балта отправился с маневровым паровозом (единственным экипированым и пригодным на тот момент в Балте) на перегон Балта-Бирзула.
    Незадолго до этого дорожный мастер решил сменить негодные рельсы на Тилигульской насыпи (сооружение высотой около 45 метров, расположенное в кривой с подъемом). О поезде №5 он скорее всего не знал, и правильное ограждение выставил только со стороны Бирзулы, а со стороны Балты - красный флаг.
    Поезд следовал скоростью 20-25 верст в час в условиях сильной метели. Машинист не увидел красный флаг, а заметив впереди рабочих и разобранный путь дал контрпар и стал сигналить кондукторам к торможению. Кондукторская бригада на поезде была сокращенной, и эффективного торможения не получилось.
    Паровоз вьехал на разобранный участок пути, сошел с рельсов и упал с насыпи, увлекая за собой состав. Пассажирские вагоны падали друг на друга, ломаясь. Сверху на них оказались грузовые вагоны, стоявшие в хвосте состава, в одном из которых вероятно находилась нефть или керосин. На обломках вагонов возник сильный пожар.