Kollisionen ägde rum strax efter klockan elva på morgonen nära Andria i regionen Puglia i södra Italien.
Båda tågen hade fyra vagnar och dödsoffren uppges ha varit passagerare i de två främre vagnarna i varje tåg, enligt The Local.
Under eftermiddagen rapporterades att minst elva personer omkommit i kraschen, men siffran väntas stiga.
– Det verkar som om många har dött, säger den lokala polismannen Riccardo Zingaro till tidningen Ansa.
Bland passagerarna uppges det ha funnits många studenter och pendlare.
Räddningspersonal arbetar med att få ur människor ur vraken och ett barn har tagits till sjukhus med helikopter.
Italiens premiärminister Matteo Renzi utlovar nu en grundlig utredning om hur olyckan kunde inträffa.
– Vi måste fastslå vilka som bär ansvaret för detta. Vi kommer inte att ge oss innan vi vet vad som har hänt, säger han enligt La Repubblica.
