L'accident s'est produit sur l'autoroute A4 près de Thillois peu avant 9h00 dans le sens Strasbourg-Paris entre un autocar transportant des enfants en voyage scolaire et un véhicule de service de la société d'autoroute Sanef. Une portion de l'autoroute A4 a été fermée à la circulation après l'accident. Selon les premières informations diffusées par la société d'autoroute, l'autocar aurait percuté un véhicule placé entre la bande d'arrêt d'urgence et la voie lente pour signaler un chantier de fauchage en aval. Deux personnes, un instituteur et une élève, ont été tuées. Quatre autres, le chauffeur de l'autocar et trois enfants, ont été grièvement blessées. Deux ont dû être désincarcérées du véhicule immatriculé au Luxembourg. Six autres passagers de l'autocar, qui transportait des enfants âgés de 10 à 12 ans, ont été légèrement blessés. Certains blessés légers ont pu sortir de l'hôpital dans l'après-midi. Plus de 110 pompiers ont été envoyés sur place, pour notamment mettre en place deux hôpitaux de campagne dans le cadre du plan rouge déclenché par la préfecture. La Sanef a mis en place une cellule d'aide psychologique. Nicolas Sarkozy a écrit au Premier ministre du Luxembourg, Jean-Claude Juncker, pour lui transmettre ses "condoléances attristées (...) en ce moment si douloureux". "Je vous remercie de bien vouloir faire part aux familles des victimes, ainsi qu'aux blessés, de ma sympathie dans cette cruelle épreuve", a écrit le chef de l'Etat dans son courrier. Dans un communiqué, le secrétaire d'Etat des Transports, Dominique Bussereau, a exprimé "sa profonde émotion" et "demande qu'une enquête détermine précisément les causes de l'accident".