警方調查，事故發生於21日清晨5時許，郭姓男子駕駛休旅車行經國道3號北向350.6公里處，在駛入新化服務區時，疑因未注意車前狀況且未減速，撞上停放於路邊大車車格的大貨車。因撞擊力道巨大，休旅車車頭直接嵌入大貨車車尾下方，車體嚴重擠壓變形且車頂遭壓潰，車內2人受困無法自行脫困。
台南市消防局於清晨5時01分接獲報案，派遣關廟、歸仁等分隊共7輛消防與救護車輛、15名救援人員趕赴現場。由於休旅車緊卡於貨車底，消防人員聯繫大型吊車協助拉出車輛，並配合機具破壞車體救援。救援過程耗時約1小時，消防人員於清晨6時14分將受困兩人救出，經評估皆已明顯死亡，未送醫。
事故發生後，高公局南分局拉起封鎖線，對新化休息站實施封閉管制以進行採證與現場排除。全案交由國道公路警察局第八大隊處理，警方正進一步釐清確切肇事原因、死者身分與相關責任歸屬。
