Huit des dix wagons du train de la compagnie ferroviaire publique Amtrak ont déraillé vers 16H00 locales (22H00 GMT) près de Joplin, une petite localité proche de la frontière avec le Canada dans le nord du Montana, selon la compagnie.
Elle a précisé qu'environ 141 passagers et 16 membres d'équipage étaient à bord de ce train qui reliait Chicago à Seattle.
"Nous sommes profondément attristés d'apprendre que les autorités locales confirment à présent la mort de trois personnes à la suite de cet accident", a déclaré la compagnie, faisant état également de "plusieurs blessés" parmi les passagers et les membres d'équipage.
Amtrak a indiqué avoir dépêché des équipes sur place qui "oeuvrent avec les autorités locales pour transporter les passagers blessés et évacuer en toute sécurité tous les autres passagers".
Les causes de l'accident n'étaient pas claires dans un premier temps. Le Conseil national de la sécurité des transports (NTSB), une agence fédérale, a annoncé sur Twitter avoir ouvert une enquête.
Des images vidéo publiées sur les réseaux sociaux et diffusées par les médias locaux montraient des personnes attendant près des voies, des bagages éparpillés à côté d'elles, regardant des wagons ayant déraillé, dont au moins un renversé sur le côté.
La coordinatrice des services de catastrophe et d'urgence du Montana, Amanda Frickel, a déclaré au New York Times que "plus de 50 personnes ont été blessées".
Elle a indiqué que des équipes de secouristes étaient sur place et que plusieurs hôpitaux - ainsi que des hélicoptères médicaux - étaient prêts à intervenir.
"Toutes les personnes en vie ont été extraites de la carcasse" du train, a-t-elle ajouté.
Le sénateur du Montana Jon Tester a indiqué qu'il suivait l'affaire."Mes pensées vont à tous les passagers, à l'équipage et aux premiers intervenants sur les lieux", a-t-il dit.
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Après l'accident, Amtrak a annoncé l'annulation de plusieurs trains samedi, notamment entre les États du Dakota du Nord et du Montana.
Le réseau ferroviaire américain souffre d'un sous-financement chronique et des accidents mortels s'y produisent régulièrement.
En février 2018, deux personnes avaient été tuées et 70 blessés dans une collision entre deux trains, l'un transportant 147 personnes et l'autre des marchandises, en Caroline du Sud (sud-est).
Cette collision était intervenue quelques jours après un accident entre un train dans lequel voyageaient des élus républicains et un camion en Virginie (sud-est), qui avait fait un mort et six blessés.
En décembre 2017, trois personnes avaient été tuées dans un déraillement dans l'Etat de Washington (nord-ouest), qui avait fait basculer plusieurs wagons d'un pont sur une autoroute.
Mais la pire catastrophe ferroviaire depuis une cinquantaine d'années remonte à octobre 1972, lorsque deux trains de banlieue étaient entrés en collision à Chicago, faisant 45 morts et plus de 330 blessés.
