Olyckan inträffade i höjd med Sillekrog strax efter klockan ett natten till söndag.
Enligt polisen ska den ena bilen snabbt ha kört ifatt en bil som personerna i bilen upplevde som stillastående på E4. De försökte då köra om på höger sida om bilen, men körde istället in i bilen bakifrån.
Bilen som blev påkörd försvann snabbt från platsen.
– Den andra bilen försvann från platsen och vi har inte fått tag på den, säger Eric Björkholm, vakthavande befäl vid Sörmlandspolisen.
Två personer fördes med ambulans till sjukhus för kontroll men uppges inte vara allvarligt skadade.