Следствием было установлено, что царский поезд шел на этом опасном участке со значительным превышением скорости (64 версты в час, так как нагонял опоздание по графику), и катастрофа произошла в 47 верстах к югу от Харькова — между станциями Тарановка и Борки. Сошли с рельсов локомотив и четыре вагона. Это не был террористический акт, как некоторые предполагали первоначально. Еще до путешествия специалисты предупреждали императора, что поезд составлен неверно — в середину очень тяжелых царских вагонов был вставлен легкий вагон министра путей сообщения К.Н. Посьета. Инженер С.И. Руденко неоднократно указывал на это инспектору Императорских поездов инженеру барону М.А. Таубе. Тот как всегда отвечал, что все хорошо знает, но сделать ничего не может, так скоростью движения распоряжается П.А. Черевин, не считаясь ни с расписанием, ни с неудовлетворительным состоянием железнодорожного пути. Погода была холодная и дождливая. Тяжелый поезд, который тащили два мощных паровоза, спускаясь с шестисаженной насыпи, шедшей через широкий и глубокий овраг, повредил путь и сошел с рельсов. Часть вагонов была разрушена. Погибло 23 человека, в том числе лакей, который подавал сливки Государю, не спаслись также четыре официанта, находившихся в вагоне-столовой (за перегородкой). Раненых насчитывалось 19 человек. (По другим данным: погиб 21 человек, 35 были ранены.) Как мы видим, число жертв в источниках все время указывается разным. Возможно, некоторые из пострадавших позднее скончались от ран.
Члены царской семьи остались практически невредимыми, только сам царь получил настолько сильный удар в бедро, что находившийся в правом кармане серебряный портсигар оказался сильно сплющенным. Кроме того, он получил сильный ушиб спины от упавшей на него массивной столешницы. Возможно, впоследствии эта травма способствовала развитию болезни почек, от которой император Александр III скончался через шесть лет. Единственными свидетелями извне этого железнодорожного крушения оказались окаменевшие от ужаса солдаты Пензенского пехотного полка, стоявшие для охраны в цепи вдоль линии полотна в этой местности при прохождении царского поезда. Государь, окинув взором всю картину катастрофы и поняв, что нет иной реальной возможности оказать должную помощь пострадавшим людям силами и средствами только уцелевших лиц разбитого поезда, приказал солдатам стрелять в воздух. По всей цепи охраны поднялась тревога, сбежались солдаты, а с ними оказался военный врач Пензенского полка и небольшое количество перевязочных средств.
Сразу после крушения и эвакуации раненых, на ближайшей станции Лозовой сельское духовенство отслужило панихиду по погибшим и благодарственный молебен по случаю избавления от опасности оставшихся живых. Император Александр III приказал подать обед для всех находившихся и уцелевших в поезде, включая прислугу. По некоторым свидетельствам, он распорядился перевести останки погибших в Петербург и обеспечить материально их семьи.
На основании материалов следствия государственной комиссии были сделаны соответствующие выводы, по которым приняли надлежащие меры: кто-то был уволен в отставку, кого-то повысили в должности. Однако пересмотрели весь установленный ранее артикул движения царского поезда. На этом поприще сделал головокружительную карьеру многим теперь известный С.Ю. Витте (1849–1915). По всей стране служились благодарственные молебны по поводу чудесного спасения Августейшей семьи.
Любопытно сравнить процитированные нами мемуары великой княгини Ольги Александровны с дневниковыми записями генеральши А.В. Богданович (1836–1914), которая держала великосветский салон и была в курсе всех событий и слухов столицы: «За последние дни — ужасная катастрофа на Харьковско-Орловской дороге 17 октября. Без содрогания нельзя слушать подробности крушения царского поезда. Непостижимо, как Господь сохранил царскую семью. Вчера Салов рассказал нам подробности, переданные ему Посьетом, когда они вчера возвращались из Гатчины, по приезде Государя. Царский поезд состоял из следующих вагонов: два локомотива, за ними — вагон электрического освещения, вагон, где помещались мастерские, вагон Посьета, вагон II класса для прислуги, кухня, буфетная, столовая, вагон вел. княжон — литера Д, литера А — вагон Государя и царицы, литера С — цесаревича, дамский свитский — литера К, министерский свитский — литера О, конвойный № 40 и багажный — Б. Поезд шел со скоростью 65 верст в час между станциями Тарановка и Борки. Опоздали на 1½ часа по расписанию и нагоняли, так как в Харькове предполагалась встреча (тут является маленькая темнота в рассказе: кто приказал ехать скорее?).