消防干部余作帥是最早趕到現場救援的人之一。據他回憶：“現場漆黑，救援的干部群眾很多，喊聲一片，中間夾雜著旅客微弱的呼救聲和哭泣聲。”
余作帥帶著20余名消防官兵進入墜落的一節車廂里，看到里面嚴重變形，必須用切割工具才能進入。他們一點點搜索，直至凌晨，口袋中的香煙都被汗水浸透了。
為把擠撞在一起的兩列動車車體分開，救援人員分別采取了牽引、切割、起吊等多種辦法。到24日上午，擠壓在一起的車體終于被分離。
高架橋上，一位鐵路民警說：“這次救援絕非易事，首先是空中作業難度大，其次是車廂體積與質量巨大，再加上路面泥濘、交通不便。雖然救援困難，但所有人都在拼命工作，因為心里裝著對生命的尊重。”
溫州市民營的康寧醫院是距離現場最近的醫院，記者24日凌晨3時在候診大廳看到，這里臨時擺起十多張病床，上面躺著的都是事故中的傷員。醫院還設立臨時接診處，負責登記送醫人員。據醫務人員介紹，有54名傷者被送到該院。到24日下午時，有部分傷者轉院。
趙一德說，到24日晨，被抬出的受傷人員分別被送往全市8家醫院。
除了外部救援外，乘客還開展了有序的自救。坐在D3115次車15號車廂內的一位福建婦女回憶說，事故發生后，輕傷旅客組織自救，大家有序撤退，甚至還有旅客大喊鎮靜，不要動，擔心胡亂走動會導致車廂掉到橋下。當有的旅客不會正確使用安全錘敲開車窗時，就自發組織排成長隊，摸到13號車廂打開的車門逐一疏散，沒有人爭搶和發生踩踏事故。
