Sammanlagt 544 personer färdades på tågen, som tillhör operatörerna Iryo och Renfe. Kollisionen inträffade strax efter klockan nio mellan orterna Mora och Orgaz, enligt Reuters.
En källa med insyn i händelsen uppger för nyhetsbyrån att Iryos tåg hade stannat på order av infrastrukturförvaltaren Adif efter ett signalfel. Därefter ska ett tåg från Renfe ha kört in i det stillastående tåget i hög hastighet.
Uppgifterna om händelseförloppet är ännu inte bekräftade. En talesperson för regionen Castilla-La Mancha säger att olycksorsaken fortfarande är oklar.
Bilder från platsen visar urspårade vagnar och stora mängder vrakdelar längs en järnvägsbank. Dödstalet höjdes under morgonen från tio till minst 30, enligt regionens myndigheter.
Passageraren Eduarda, som åkte med Iryo, berättar för radiokanalen Cadena SER att hon kastades framåt av den kraftiga smällen. Först trodde hon att tåget hade nödbromsat. När hon såg skadade människor och fick order om att lämna tåget förstod hon hur allvarligt läget var.
Efter att ha tagit sig nedför slänten såg hon hur en del av tåget hängde ned över kanten och hur det brann i en vagn.
– Jag såg döda människor, säger hon till radiokanalen.
Jesús Pérez Martín, borgmästare i närliggande Los Yébenes, beskriver situationen som fruktansvärd.
– Jag får uppgifter om lemlästningar och mycket allvarliga skador, säger han till RTVE.
Hälsominister Mónica García har uppmanat allmänheten att lämna blod. I orten Urda har räddningstjänsten bett kommunen att ordna lokaler, bland annat en sporthall, för att ta emot resenärer och skadade.
Olyckan inträffade på järnvägslinjen mellan Madrid och Andalusien. Så sent som i januari dödades 46 människor när ett tåg spårade ur och kolliderade med ett mötande tåg nära Adamuz i provinsen Córdoba. Även då var Iryo och Renfe inblandade.
Januariolyckan väckte debatt om underhållet av Spaniens järnvägar. Enligt EU-kommissionens uppgifter har landet satsat stora summor på att bygga ut höghastighetsnätet, medan en betydligt mindre del gått till underhåll, förnyelse och uppgraderingar. Något samband mellan underhållet och onsdagens olycka har dock inte fastställts.
