En las primeras imágenes del accidente, que se produjo a las 7.20 hora local, al menos cinco vagones aparecen volcados al lado del río Hudson, cerca de la estación de Spuyten Duyvil.
Las autoridades han detallado que hay 11 heridos graves, 6 de consideración y 46 con lesiones leves.
Por el momento, no se han precisado las causas del descarrilamiento del tren, que estaba compuesto por siete vagones.
El tren se dirigía desde Poughkeepsie, en el norte del estado, hacia la Grand Central Station de Nueva York y, según las autoridades, viajaban unas setenta personas.
Las primeras imágenes de televisión mostraron a los servicios de emergencia de la Policía y Bomberos tratando de sacar a los pasajeros atrapados aún dentro de los vagones.
Buceadores y embarcaciones de los servicios de emergencia están rastreando por si algunos pasajeros pudieran haber caído al río.
El gobernador del estado de Nueva York, Andrew Cuomo, acudió a la zona del accidente para conocer de primera mano la situación.
Cuomo dijo en una improvisada conferencia de prensa que se van a investigar de forma inmediata las causas del accidente y que de momento no van a divulgar las identidades de las víctimas hasta notificar a sus familiares.
El accidente se produjo en una curva muy pronunciada y el tren iba propulsado por una locomotora en su parte trasera, no en la delantera como es habitual, según indicó el canal de televisión local NY1.
La Autoridad de Transporte Metropolitano de Nueva York (MTA) ha confirmado que la línea de ferrocarril de cercanías entre Grand Central y Croton Harmon se encuentra suspendida.