中国鉄道部は、先行していたD3115列車（被追突側）が落雷により停電し動力を失ったことで、後続のD301列車（追突側）が追突したものであると発表している。また当時（8時頃）、福建省廈門市廈門駅発杭州駅行きの高速鉄道D3212列車に落雷し電気系統が故障して、D3212列車は事故現場から約5kmの場所で停車中であった。一方で、本来のダイヤはD301列車（追突側）がD3115列車（被追突側）より先行することとなっており、本来のダイヤから列車順序が逆転していることから、列車運行の制御システムに重大な問題があった可能性が指摘されている。また、追突されたD3115列車の運転士は、事故直前に鉄道省から「車両走行の停止」の指示を受け、それに従ったことを証言した。本人は走行の続行を主張したが、結局指示に従ったために車両を停止させたとのことで、人為的判断のミスも重なって起きたという見方も高まっている。温家宝首相(当時)は原因究明を図る必要性を強調している。しかし、現地では既に事故車両の解体と埋め立てが進んでおり、事故の重要情報は失われつつある。事故発生から2日後の25日午前8時、運行を再開させた。
2011年7月23日午後8時34分頃（現地時間=UTC+8）、浙江省杭州市杭州駅発福建省福州市福州南駅行きの高速鉄道D3115列車（CRH1B、編成番号:CRH₁-046B。乗客1072名。定員は1299名）が、事故現場から32km南で落雷を受け動力を失い (現段階で断定はできない)、事故現場となる温州市双嶼近くの高架橋上のトンネル手前で停車していたところに、現場北方から走行して来た北京市北京南駅発の福州駅行きのD301列車（CRH2E、編成番号:CRH₂-139E。乗客558名。定員は630名）が追突した。D301列車の先頭4両（最後尾のみ二等座車・その他は軟臥車）とD3115列車の15両目（一等座車）および16両目（一等座車・先頭車）が脱線、D301列車の先頭4両は、高さ20数メートルの高架から落下し、その内のD301列車第4号車は高架脇から垂直に宙づりになった。
『加トケン』終了後は単独でバラエティ番組に出演する傍ら、俳優業にも進出。主演ドラマ『パパと呼ばせて!』では、映画『アパートの鍵貸します』でのジャック・レモンを彷彿させる独身の中年男を好演し、NHK新大型時代劇の『武蔵坊弁慶』では、それまでのイメージを覆す非常にシリアスな役を演じた。また「加トちゃんBAND」「こぶ茶バンド」を率い、お笑いだけでなく、本来の持ち芸であるミュージシャンとしての活動も活発化させた。『はぐれ刑事純情派』では鑑識官を演じ、「自分の警官役といえばコントの"自転車で走ってて壁にぶつかるお巡りさん"ばっかりだったのに、格好いい鑑識官とは…」と照れていた。1987年11月に18歳年下の女性と結婚し、その披露宴の模様は11月21日に『加トちゃんケンちゃんごきげんテレビ』内で録画中継され、芸能人の結婚披露宴中継では郷ひろみ、森進一、渡辺徹に次ぐ歴代4位となる36.3%の高視聴率を記録した。その妻とは2003年3月に熟年離婚をしたが、病気療養中のいかりやに心配をかけないようにとの心遣いから、離婚のことはいかりやの死後まで公表しなかった。2004年、いかりやが死去したことにより、ザ・ドリフターズの最古参メンバーとなった。いかりやの葬儀の際には、最古参メンバーということで、年長の高木ブーに代わって弔辞を読んだ。この中で、加藤は「これからオレたち4人で、ドリフターズ、やっていくよ。長さんが残した、財産だからね。（中略）あ、でもそっちからいきなり『全員集合』って言われても、俺たちすぐには行けないからね…」と語りかけた。2006年10月30日、微熱と体のだるさが1ヵ月以上続く体調不良により緊急入院。同年12月のこぶ茶バンド公演も出演中止が決まった。病名は"Stanford A型大動脈解離"であると本人が2006年12月26日の会見で発表、生還を果たしリハビリ中であることを語った。実際の会見では「Standard A型大動脈解離」と言い間違えている。この際に彼を看病したのは、熟年離婚をした元妻であった。この手術の際の検査により、長年AB型だと思っていた血液型が実際にはA型であると判明した。仕事復帰は困難とも言われたが、わずか4ヵ月で『鬼嫁日記 いい湯だな』に出演する形で復帰した。2008年、24時間テレビ 「愛は地球を救う」のチャリティーマラソンランナーとして走る予定だったが「Stanford A型大動脈解離」の影響により断念した。2011年3月1日、自身の芸能生活50年を機に、「ドリフ大爆笑!! 加藤茶芸能生活50周年」が放送された。2011年、68歳にして、自分の長女（20歳）とほぼ同年代である23歳の女性と再婚したことが報じられた。入籍は6月23日で、45歳の年齢差（『スポーツ報知』2011年8月1日）。再婚相手の父親の年齢は37歳、母親は44歳（いずれも2011年当時の年齢）であるという（『女性セブン』2011年8月18日号）。入籍当初は新妻がマスコミの前に登場することはなかったが、2012年3月1日（加藤の69歳の誕生日）に埼玉県越谷市の結婚式場「ベルヴィ ギャザホール ザ・シーン」で行われた結婚式と披露宴で、初めて姿を見せた。以来、夫婦でテレビ出演することが増え、2012年12月には加藤綾菜の名で、自身がプロデュースするアクセサリー類の通販サイト『P.E（ピーイー）』を立ち上げている。現在のドリフメンバーで唯一、前身の「桜井輝夫とザ・ドリフターズ」時代からのメンバーとなっている。