วันที่ 27 ธันวาคม 2553 ราว 21:00 นาฬิกา รถตู้สาธารณะคันข้างต้นได้รับผู้โดยสาร 14 คนจากมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิต ตำบลคลองหนึ่ง อำเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี ส่วนใหญ่เป็นนักศึกษาและบุคลากรของมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ และสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ ที่เลิกเรียนและเลิกงานจะกลับบ้านก่อนวันหยุดยาวช่วงขึ้นปีใหม่[1] ปลายทางของรถตู้คือสถานีหมอชิต เขตจตุจักร กรุงเทพมหานคร[1]

ครั้นมาถึงทางยกระดับอุตราภิมุข ซึ่งอยู่สูง 20 เมตรเหนือทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 31 บริเวณหน้ามหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ติดต่อกับสำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ และบริษัทยาคูลท์ (ประเทศไทย) จำกัด แขวงลาดยาว เขตจตุจักร กรุงเทพมหานคร[1][10] รถยนต์นั่งส่วนบุคคลของอรชร เทพหัสดิน ณ อยุธยา ได้วิ่งมาด้วยความเร็ว พุ่งเข้าชนท้ายรถตู้ รถตู้จึงเสียหลัก พลิกคว่ำไปชนขอบกั้นคอนกรีตของทางยกระดับอุตราภิมุข และฟาดกับเสาไฟฟ้า ก่อนคว่ำลงกับพื้นในลักษณะตะแคง กระจกแตก และประตูเปิดออก[11] แรงเหวี่ยงส่งผลให้ผู้โดยสารบางส่วนกระเด็นจากรถ กระแทกพื้นทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 31 บางส่วนปลิวตกลงคลองของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ มี 1 คนกระเด็นไปกระแทกสะพานลอยใต้ทางยกระดับอุตราภิมุขเสียชีวิตและศพเกี่ยวห้อยอยู่ ณ ที่นั้น ขณะที่อีกส่วนคาอยู่ในรถตู้[1][12]

เวลา 21:41 นาฬิกา พันตำรวจโท ฉัตรชัย เอี่ยมอ่อง สารวัตรสืบสวนสอบสวน สถานีตำรวจนครบาลวิภาวดีรังสิต รับรายงานเหตุ จึงนำกำลังไปตรวจสอบ และสั่งปิดการจราจรบนทางยกระดับอุตราภิมุข ตลอดจนบริเวณทางคู่ขนานขาเข้าทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 31 ตั้งแต่หน้าบริษัทยาคูลท์ ไปจนถึงสี่แยกบางเขน[10][13] บนทางยกระดับอุตราภิมุข เขาพบรถรรถยนต์นั่งส่วนบุคคลของอรชร เทพหัสดิน ณ อยุธยา จอดอยู่กลางถนน หน้ารถพังยับเยิน และล้อหลุด ส่วนอรชร เทพหัสดิน ณ อยุธยา พิงขอบทางยกระดับอุตราภิมุข ใช้แบล็กเบอร์รีอยู่ข้าง ๆ[14] และพบรถตู้ที่ประสบเหตุ กำลังพลิกคว่ำ สภาพท้ายรถพังยับเยิน[1] นอกจากนี้ เขายังพบศพกระจายเกลื่อนอยู่บนทางคู่ขนาน ตั้งแต่หน้าหน้าสำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ มาถึงประตูทางเข้ามหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ นับได้ทั้งหมด 8 ศพ ส่วนผู้บาดเจ็บมี 7 คน รวมอรชร เทพหัสดิน ณ อยุธยา ด้วยแล้ว เจ้าหน้าที่และพลเมืองดีได้ช่วยกันนำส่งโรงพยาบาลวิภาวดีที่อยู่ใกล้เคียง[12] ต่อมา จันจิรา ซิมกระโทก ผู้บาดเจ็บ ตายลงอีก 1 จำนวนผู้ประสบเหตุจึงเปลี่ยนแปลงเป็น เสียชีวิต 9 คน บาดเจ็บ 6 คน[6]

เมื่อทราบข่าวแล้ว ค่ำวันนั้น นักศึกษาและอาจารย์จำนวนหนึ่งของมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ซึ่งรวมถึงปริญญา เทวานฤมิตรกุล รองอธิการบดีมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ได้เดินทางเข้าเยี่ยมผู้บาดเจ็บที่โรงพยาบาลวิภาวดี และเวลาเดียวกัน เจ้าหน้าที่จากกรมทางหลวงก็ทำความสะอาดพื้นที่เกิดเหตุ[15] ครั้นวันรุ่งขึ้น เวลา 11:00 นาฬิกา พลโท พร้อมพงศ์ พีระบูล ผู้อำนวยการโรงพยาบาลวิภาวดี แถลงข่าวว่า ให้ส่งผู้บาดเจ็บที่เป็นนักศึกษาและบุคลากรของมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ไปรักษาต่อที่โรงพยาบาลธรรมศาสตร์เฉลิมพระเกียรติได้ ผู้บาดเจ็บส่วนใหญ่อาการสาหัสและต้องรักษาพยาบาลด้วยการผ่าตัด ส่วนอรชร เทพหัสดิน ณ อยุธยา เพียงปากและข้อศอกแตก[14] แพทย์รักษาพยาบาลแล้วก็ให้กลับได้[16] บ่ายวันเดียวกัน ที่สถาบันนิติเวชวิทยา โรงพยาบาลตำรวจ สำนักงานตำรวจแห่งชาติ ญาติมิตรของผู้เสียชีวิตทั้ง 8 ทยอยเดินทางมารับศพไปจัดการต่อไป[14]