Qua khám nghiệm hiện trường, lực lượng Công an đã thu được 1 đầu đạn, 1 tút đạn loại vũ khí quân dụng.
Triển khai các biện pháp điều tra cơ quan chức năng đã làm rõ: trong số hai nhóm đối tượng trên, một nhóm ở phòng 505 và một nhóm ở phòng 308. Trước đó, nhóm ở phòng 505 cho rằng nhóm kia đánh cắp xe máy của chúng gửi trong khách sạn. Một đối tượng ở phòng 505 đã rút một khẩu súng bắn, sau đó đi khỏi khách sạn.
Đến 17h cùng ngày 15/11, hai nhóm đối tượng trên đã được xác định. Qua công tác vận động, đối tượng chính gây ra vụ nổ súng là Nguyễn Công Toàn, 28 tuổi, trú tại 174/201 Trần Nguyên Hãn, Lê Chân ra đầu thú, giao nộp 1 khẩu súng (dạng súng K59) và 6 viên đạn.
Toàn khai nhận: 3h30' ngày 15/11, đang ở trong phòng 308 của Khách sạn City View nhận được điện của đồng bọn báo chiếc xe máy nhãn hiệu Jupiter, không có BKS gửi ở khách sạn đã bị mất. Ngay sau đó, Toàn đi xuống quầy lễ tân kiểm tra camera của khách sạn thấy có một thanh niên đi chiếc xe trên ra ngoài. Cho rằng tên nọ thuộc nhóm ở trong phòng 505, nhóm của Toàn đã xô xát với nhóm này và y trực tiếp rút súng bắn.
Khẩu súng trên, Toàn khai nhận đã mua trước đó ít ngày của một đối tượng không quen biết ở bên kia biên giới Trung Quốc với giá 1.000USD
