صبح روز 29 بهمن سال 1382 انفجار مهیبی در نزدیکی ایستگاه خیام در 17 کیلومتری نیشابور رخ داد که بر اثر آن 352 نفر کشته و 469 نفر زخمی شدند و مصدومان تا شعاع 20 کیلومتری از حادثه نیز قرار داشتند. شدت این انفجار به حدی بود که موسسه زلزله نگاری زلزله ای به شدت 6/3 ریشتر را ثبت نمود.
بر اساس گزارشات رسمی قطاری که حمل پنبه، کود نیترات آمونیوم، بنزین و گوگرد بوده از ایستگاه ابومسلم فرار کرده (بدون راننده به حرکت درآمده) و پس از عبور از سه ایستگاه به ایستگاه خیام می رسد. مسئولان برای جلوگیری از تصادم این قطار بدون راننده با قطاری مسافری که حامل 384 مسافر بود، قطار مسافری را از سر راه قطار فراری به خط امن تری منتقل می کنند. قطار فراری در نزدیکی ایستگاه خیام دچار حادثه شده و آتش می گیرد. آتش سوزی توسط آتش نشانی به ظاهر خاموش می شود ولی بنا به دلایلی (مثلا نفوذ آب به داخل واگن های حاوی مواد شیمیایی) ناگهان انفجار عظیمی معادل با 180 تن TNT به وقوع پیوسته و بزرگترین فاجعه صنعت ریلی کشور را باعث می شود.
اکثر کشته شدگان از نیروهای امدادی و انتظامی، پرسنل راه آهن و نیز مردمی بودند که به تماشای حادثه آتش سوزی قطار ایستاده بودند.
با وجود گذشت یازده سال از این اتفاق ترسناک، هنوز افکار عمومی در خصوص علت واقعی بروز این حادثه اقناع نشده و مشخص نیست آیا واقعا بار قطار همان محموله ای بوده است که در بارنامه ذکر شده یا مالکان بار با توجه به آگاهی نسبت به پر ریسک و خطر بودن محموله و برای پرداخت کرایه کمتر، به هنگام صدور بارنامه واقعیت را در آن درج نکردند.