در سال 82 دو اتفاق بزرگ در دی و بهمن‌ماه روزهای تلخی را برای جامعه ایرانی رغم می‌زند. یکی وقوع زلزله در شهر بم بود که در 5 دی‌ماه رخ داد و بیش از 50 هزار کشته، ۳۰ هزار مجروح و بیش از صد هزار نفر بی‌خانمان بر جای گذاشت. دیگری انفجار قطار نیشابور بود که در 29 بهمن سال 82 رخ داد و 295 نفر کشته و حدود 430 نفر زخمی شدند. این سانحه قطار که بزرگ‌ترین سانحه حمل‌ونقل ریلی در کشور و یکی از 15 سانحه بزرگ ریلی جهان است در نزدیکی ایستگاه خیام در ۱۷ کیلومتری نیشابور رخ داد. انفجار قطار نیشابور تا شعاع ۲۰ کیلومتری محل سانحه صدمات وارد کرد و گودالی به عمق 25 متر در محدوده‌ای وسیع ایجاد کرد.
به گزارش اقتصادسرآمد، هیچ‌گاه از سوی مقامات علت دقیق حادثه و محموله آن قطار باری که توانست این چنین انفجار و تخریبی ایجاد کند به درستی اعلام نشد؛ با این حال برخی علت آن را اطفای نادرست چند ماده ناهمگون و خطرناک در کنار هم می‌دانند.
در این انفجار تعدادی از نیروهای نظامی، انتظامی و امدادی کشور نیز کشته شدند. در پی حضور مسوولان در محل حادثه و هنگامی که همه وضعیت را عادی می‌دانستند بر اثر انفجار مدیرکل وقت راه‌آهن خراسان و فرماندار وقت نیشابور و تعداد بسیاری از مردمی که برای تماشای حادثه آمده بودند، کشته می‌شوند.
در ۲۹ بهمن ۱۳۸۲ ساعت چهار و ده دقیقه بامداد، ۵۱ دستگاه واگن باری (۴ واگن اول خالی، ۵ واگن بعدی بنزین، ۱۰ واگن پنبه، ۱ واگن بنزین، ۹ واگن گوگرد، ۷ واگن کود نیترات آمونیوم، ۲ واگن خالی، ۸ واگن گوگرد و ۵ واگن انتهایی خالی) به‌طور ناگهانی و بدون راننده به حرکت درآمدند و به لحاظ شیب منطقه، پس از خروج از خط فرعی و قرار گرفتن در مسیر اصلی، ۲۰ کیلومتر را از ایستگاه ابومسلم (سه ایستگاه قبل از ایستگاه نیشابور) تا ایستگاه خیام طی کردند.
رئیس ایستگاه کاشمر که از طریق مکالمات بی‌سیمی از فرار قطار مطلع می‌شود، بلافاصله اقدامات لازم را برای خارج کردن قطار مسافربری، که در جهت مخالف واگن‌های فراری در حرکت بوده، انجام می‌دهد و قطار مذکور را به خط امن دیگری منتقل و از تصادم دو قطار جلوگیری می‌کند.
مسئولان ایستگاه کاشمر به امید آن‌که واگن‌های فراری در سربالایی بعد از کاشمر متوقف خواهند شد، خط را آزاد گذاشته لیکن واگن‌ها بعد از عبور از کاشمر، بلندی مذکور را طی و به سمت ایستگاه خیام سرازیر می‌شوند. مسئولین ایستگاه خیام نیز که از فرار واگن‌ها آگاهی یافته بودند، قطار مسافربری دیگری را که ۳۸۴ نفر مسافر داشته از سر راه قطار فراری کنار می‌برند و در نتیجه از وقوع حادثه جلوگیری می‌کنند.
قطار فراری بعد از رسیدن به ایستگاه خیام به جهت مسدود بودن خط مستقیم (به لحاظ احداث پل زیرگذر) از خط فوق به مسیر انحرافی رفته و بعد از رها شدن ۴ واگن خالی پیشتاز، مابقی واگن‌ها با شدت تمام از خط خارج و با یکدیگر تصادم کرده و بلافاصله آتش‌سوزی آغاز می‌شود.
آتش‌سوزی به‌ظاهر مهار شد و از واگن‌ها بخار به هوا می‌رفت و به نظر می‌رسید این بخار مربوط به آب ریخته‌شده روی آتش است. اما گویا با نفوذ آب به داخل مواد، فعل و انفعالات شیمیایی در حال انجام بود تا زمینه‌ساز یک انفجار مهیب گردد؛ ولی کسی این موضوع را تشخیص نداد. پس از خاموش‌شدن آتش عوامل حاضر در صحنه عملیات را پایان‌یافته تلقی کردند و تدابیر امنیتی ایجادشده در صحنه برداشته شد. اما ناگهان انفجار مهیبی صورت‌گرفت.
گزارش‌های اولیه مبنی بر لرزش‌های زمین به عنوان عامل به حرکت افتادن واگن‌ها رد شدند. به گفته احمد خرم وزیر وقت راه و ترابری، عوامل طبیعی نمی‌توانند عامل حادثه باشند. تحقیقات اولیه مشخص نکردند که چه عاملی سبب حادثه بوده‌است.
در سال 1386 حکم متهمان فاجعه انفجار قطار در نیشابور صادر شد و ده تن از متهمان پرونده به حبس محکوم شدند. طبق رای صادره از سوی رئیس شعبه ۱۰۲ دادگاه عمومی مشهد از مجموع ۱۲ متهم پرونده، ۱۰ نفر از کارمندان وقت شامل رئیس اداره بهره‌برداری، معاون ایستگاه ابومسلم، رئیس قطار باری، مسوول ایستگاه ابومسلم، ترمزبان، چهار سوزن‌بان و مدیرعامل شرکت به مجازات حبس محکوم و دو نفر دیگر که در آن زمان مسئول و متصدی کنترل راه‌آهن خراسان بودند،
 تبرئه شدند.