Ngay sau khi xảy ra vụ việc, lực lượng Công an T.P Thái Nguyên và Phòng Điều tra tội phạm về trật tự xã hội (PC45 - Công an tỉnh) đã có mặt tại hiện trường để tiến hành các biện pháp nghiệp vụ điều tra và xác minh được các đối tượng gây án là 2 anh em ruột: Vũ Hồng Phương, sinh năm 1984; Vũ Hồng Vượng, sinh năm 1990 (thường trú tại tổ 24B, phường Trung Thành, T.P Thái Nguyên) làm nghề kinh doanh cầm đồ tại tổ 8, phường Tích Lương.
Gây án xong, 2 đối tượng trên đã bỏ trốn nên lực lượng Công an đã phải truy tìm tại nhiều tỉnh và thông qua người thân của hung thủ vận động ra đầu thú. Đến ngày 7-8, 2 đối tượng gây án đã từ T.P Vinh (tỉnh Nghệ An) về trụ sở Công an tỉnh và có đơn xin đầu thú. Bước đầu, 2 đối tượng đã khai nhận hành vi phạm tội.