Para pejabat mengatakan 80 orang lainnya sedang dirawat karena cedera. Sekitar 50 orang menderita luka serius dan 15 lainnya dalam kondisi kritis.
Pusat transfusi darah di Madrid meminta sumbangan "mendesak" untuk membantu korban luka.
Bank Darah Toledo juga meminta sumbangan darah menyusul kecelakaan tersebut.
Meski belum ada pernyataan resmi, laporan media lokal mengungkap, penyebab tabrakan adalah kereta api cepat menabrak kereta lain yang sedang berhenti karena ada masalah di rel.
Kereta Renfe menabrak bagian belakang kereta Iryo, menyebabkan dua gerbong terguling ke lepangan di pinggir rel.
Sementara itu sebagian besar partai politik di Spanyol membatalkan kampanye yang dijadwalkan hari ini.
Perdana Menteri Pedro Sanchez dan para pejabat juga membatalkan kegiatan publik untuk memantau situasi.