11时40分，2551次货物列车以每小时60公里的时速接近开封站下行方向的进站信号机。然而，当列车高速驶入站区后驶过7号道岔时居然没有前往4道，而是驶上了通向南货场的线路，接着冒进了显示红灯的南货场信号机而闯入南货场场区调车机所在的线路，与正在以每小时15公里时速慢速行驶的“解放3002”号调车车列发生正面冲突。
“解放3002”号调车机面对突然重来的2551次货物列车毫无准备，根本来不及作任何反应，两趟列车就猛烈地撞到了一起。
“POM——”
碰撞引发的巨响震动了整个开封站站区，两台蒸汽机车在碰撞发生后分别脱轨并颠覆，其身后的煤水车和货车车厢一辆接一辆的脱轨甩出线路，翻落在线路两边。部分车厢由于冲击力过大，甚至翻滚了好几翻后才停了下来。正拿着饭盒前往食堂打饭的开封站的职工们被来自车站东闸口方向这突如其来的巨大撞击声给惊得不知所措，老半天才听见“撞车啦，撞车啦，快救人啊”。这才反应过来，立即慌忙丢下手中的饭盒，纷纷往车站东闸口的方向跑去——
事故导致“解放3002”号调车机的司机被活活挤死在司机室里面，司炉和调车长受重伤，连接员在碰撞发生时被甩出调车列受轻伤；2551次货物列车本务机车机班乘务员中1人受重伤，另外2人跳车逃生。
事故导致“解放3002”号蒸汽机车大破，2551次货物列车的“前进”型本务机车大破，煤水车报废2辆，两趟列车牵引的车厢中有2辆报废、2辆大破、9辆中破、11辆小破，直接经济损失61万元（这可是1970年的61万元），构成一起货物列车站内正面冲突重大事故。
经调查，本次事故的直接原因系检查开封站东侧7号道岔的电缆绝缘体时，2名信号工思想不集中、粗心大意，将启动线的1号和3号电缆芯线接反，工作完后也不检查就直接向开封站值班员汇报“7号道岔检查好了”，导致开封站信号楼值班员运转室内的显示屏显示的道岔信息和现场道岔的实际显示位置不一致。显示屏上显示接入开封站4道，而实际却接入了南货场，导致2551次货物列车在毫不知情的情况下通过7号道岔进入了南货场，对此事故负主要责任。
2551次货物列车司机没有及时注意到列车走错了路，也没有注意看南货场的信号红灯，没有及时采取制动措施，对此次事故承担重要责任。
作为事故的直接责任人，违规检查开封站东侧7号道岔电缆绝缘体的2名信号工被开除路籍并追究刑事责任；2551次货物列车司机作为重要责任人被开除路籍并追究刑事责任。此外，郑州电务段段长、党委书记，郑州机务段段长、党委书记等相关领导责任人50余人受到行政警告、行政记过、行政撤职甚至留路察看的处分。