根據列車時刻表，出事當日，D3115次列車其實不應該被D301次列車追尾，因為列車應該較D301還要遲15分鐘才抵達溫州南站。不過最終列車先後次序完全倒轉，反映調度出現嚴重問題。
《中國青年報》及《新京報》引述多位生還者，指D3115次列車在永嘉站不正常地停留半小時，列車長廣播稱，前面有雷電要延誤。期間有乘客見到D301列車，駛入原定不停車的永嘉站，顯示D301延誤更嚴重。最終D3115先開往十多公里外的溫州南站，但不夠數分鐘又突然停車，最後遇上事故。
鐵道部稱，一旦查明事故原因會立刻公布。從損毀情況看，明顯追尾的列車是高速駛至，到底有沒有人為了追回時間引致意外，成為一大疑問。
另外，雖然D301的司機潘一桓最後一刻緊急煞車，仍然阻止不到相撞，據報煞車控制桿，壓斷潘一桓的胸骨，令他當場死亡，亦令人懷疑司機是否疲勞駕駛，錯過煞車機會。
另外，內地傳媒報道，鐵道部決定由總調度長安路生接任上海鐵路局局長，不過這位新局長曾經因為08年山東膠濟鐵路列車相撞事故，導致超過70人死亡，被眨職至成都，但隔了一段時間又調回上海，其後更回到原有的總調度長崗位，所以任命受到民眾質疑。
