L'Agence nationale de lutte contre les incendies a fait état, selon un dernier bilan, "d'au moins 48 morts" et de 66 personnes transportées à l'hôpital.
Selon les autorités, l'accident aurait été causé par un engin de chantier qui, après avoir glissé d'un talus, a heurté le train qui s'apprêtait à entrer dans un tunnel près de la ville de Hualien, sur le littoral.
"Il y avait un engin de chantier qui n'avait pas été garé correctement et a glissé jusqu'à la voie ferrée", a déclaré aux journalistes Tsai Ding-hsien, responsable de la police du comté de Hualien.
"C'est notre première conclusion et nous tentons de clarifier la cause de l'incident", a-t-il ajouté.
Des photos prises sur place par des médias montrent l'arrière d'un camion à plateau jaune couché sur le côté, à proximité du train.
La présidente Tsai Ing-wen a ordonné aux hôpitaux de se préparer à accueillir de nombreuses victimes.
"La priorité absolue est maintenant de secourir les personnes bloquées", a indiqué le bureau de la cheffe de l'Etat dans un communiqué.
L'accident s'est produit sur la ligne ferroviaire orientale de Taïwan vers 9h30 (01h30 GMT) près de la ville côtière de Hualien.
Des images publiées par le site internet du journal UDN montrent l'avant du train, à l'intérieur du tunnel, qui a été pulvérisé et n'est plus qu'un amas de tôles.
Sur des images de la Croix-Rouge taïwanaise, des sauveteurs munis de casques et de lampes marchent sur le toit du train accidenté à l'intérieur du tunnel pour atteindre les survivants.
En milieu d'après-midi, plus personne ne se trouvait encore dans les wagons.
En raison des séismes qui secouent régulièrement l'île, Taïwan a des sauveteurs expérimentés et en permanence prêts à intervenir et à venir en aide aux personnes qui se retrouvent coincées lors de catastrophes.
Les personnes qui avaient pris place à l'arrière du train semblent avoir été relativement épargnées.
Des images diffusées sur Facebook par le site internet du journal UDN et filmées à l'extérieur du tunnel montrent au moins deux wagons n'ayant subi aucun dommage et des sauveteurs aidant les passagers à en sortir.
"J'ai eu l'impression qu'il y a eu une soudaine et violente secousse et je suis tombée au sol", a témoigné une femme sur la chaîne.
"Nous avons cassé la fenêtre pour grimper sur le toit du train afin de sortir".
Lire aussi : Vidéo. Grave collision ferroviaire en Égypte: au moins 32 morts et 66 blessés
Ce train, qui transportait quelque 350 passagers et comportait huit wagons, reliait Taipei à la ville de Taitung, située au sud-est de l'île.
L'accident s'est produit au premier jour de la fête annuelle du balayage des tombes, un long week-end férié au cours duquel les routes et les voies ferrées de Taiwan sont généralement bondées.
Durant cette période, les habitants rentrent généralement dans leur village natal pour nettoyer les tombes de leurs proches et faire des offrandes.
La ligne de chemin de fer oriental de Taïwan est une attraction touristique très prisée, située le long du littoral, une région magnifique.
En empruntant de multiples tunnels et ponts, elle serpente à travers des montagnes imposantes et des gorges très profondes avant de descendre la vallée de Huadong.
L'accident de vendredi est l'une des pires catastrophes ferroviaires de ces dernières décennies à Taïwan.
Le dernier grand déraillement de train à Taïwan remonte à 2018. Il avait alors fait 18 morts à l'extrême sud de la même ligne et plus de 200 des 366 passagers avaient été blessés.
Le conducteur du train à huit wagons avait été accusé d'homicide par négligence.
Cet accident était le pire depuis 1991, lorsque 30 passagers avaient été tués et 112 blessés après la collision de deux trains à Miaoli.
Trente personnes avaient également été tuées en 1981, quand un camion avait percuté un train de passagers à un passage à niveau, faisant voler les voitures par-dessus un pont à Hsinchu.
En 2003, 17 personnes étaient décédées et 156 avaient été blessées quand un train se trouvant sur la montagne d'Alishan avait chuté dans un précipice.