Renfe uppger enligt El Mundo att tåget var fem minuter försenat.
En av lokförarna som talade via radio när han låg instängd i tågvraket ska ha sagt att farten var 190 kilometer i timmen, trots en hastighetsbegränsningen.
– Jag hoppas att ingen har dött för det skulle tynga mitt samvete, sade han enligt tidningen El País.
Fyra vagnar välte och staplades på varandra som i ett dragspel i kraschen. Från dem steg rök och kroppar låg under filtar längs spåren. Många passagerare blev fast i vagnarna.
Båda lokförarna klarade sig utan allvarligare skador och hjälpte till i räddningsinsatsen efter olyckan, skriver El Mundo.
Olyckan inträffade klockan 20.42 på onsdagskvällen när tåget var på väg in till stationen i Santiago de Compostela i nordvästra Galicien. Ombord fanns 218 passagerare och fyra tåganställda.
UD har en person på plats i Santiago de Compostela som ska gå i genom namnlistan över tågets passagerare. Hittills finns inga uppgifter om döda eller skadade svenskar.
Francisco Otero, som var hemma hos sina föräldrar nära olycksplatsen, berättar för AFP att han hörde en kraftig smäll. Som om det var ett jordskalv.
– Det första jag såg var en kvinnas kropp. Jag har aldrig sett ett lik tidigare. Min granne försökte dra ut människor som var instängda i tågvagnarna. Det var overkligt, berättar han.
Ledaren för den regionala regeringen, Alberto Núñez Feijóo sade, sade tidigt till radiostationen Cadena Ser att kroppar låg på spåren och liknade olycksplatsen vid en scen ur Dantes inferno.
Lokala myndigheter har vädjat till invånarna att donera blod på sjukhusen i regionen.
– Människor kastades ned mot vagnarnas golv. Vi försökte trycka ut golvet för att komma ut när vi insåg att tåget började brinna. Jag var inne i vagnen och det var eld och döda kroppar, berättar passageraren Ricardo Montesco för radiostationen Cadena Ser.
– Det gick så snabbt. Det verkade som att tåget började vrida sig i kurvan och vagnarna började stapla sig på varandra, säger han.
Tåget kom från Madrid och spårade ur tre kilometer ifrån stationen i Santiago de Compostela, som är en vallfarts- och turistort, 50 mil från huvudstaden. Under kvällen skulle det ha hållits årliga traditionella festligheter i staden, men de ställdes in efter katastrofen.
Premiärminister Mariano Rajoy, själv bördig från Santiago de Compostela, är nu framme vid olycksplatsen, rapporterar AFP.
Det är den allvarligaste tågolyckan i landet på över 40 år.