Den 37-åriga kvinnan och 42-årige mannen förklarades döda på platsen.
Ytterligare två personer befinner sig i ett kritiskt tillstånd och en tredje person har beskrivits som "allvarlig".
Kraschen, som omfattade en silverfärgad Mercedesbil och en vit Vauxhall van, inträffade på den östgående körvägen mellan Polmont och Linlithgow ca 21:00 på fredag.
Alla som bevittnade kraschen ombeds kontakta polisen.
En taleskvinna från polisen i Skottland sade: " Detta har varit en allvarlig kollision i trafiken.
"Vi är angelägna om att höra från någon som bevittnat det eller som har information som kan hjälpa oss i våra förfrågningar."
En nioårig flicka har dött, tillsammans med en man och kvinna, i en krasch på M9 i West Lothian.