Nạn nhân là các anh Lê Minh Tuấn ( sinh năm 1963, trú tại khu tập thể của bệnh viện) và Nguyễn Tuấn Anh ( sinh năm 1971, ở tổ 1 phường Thượng Thanh - Long Biên)), đều là lái xe của bệnh viện.
Ngoài ra, vụ cháy cũng thiêu rụi một chiếc xe cứu thương loại Mitsubishi L300 mang biển kiểm soát 31A - 4268 và một số vật dụng phục vụ sinh hoạt khác.
Tuy nhiên, những dấu vết còn lại tại hiện trường có rất nhiều biểu hiện nghi vấn như: có vết máu vương vãi, 2 người bị chết do hỏa hoạn trong khi khu ga ra và phòng nghỉ của lái xe là nơi ngọn lửa bùng phát không bị hủy hoại nhiều, cửa chính thông ra sân bệnh viện đều khóa kín mà bên trong lại có người, 2 nạn nhân chết ở 2 phòng khác nhau...
Từ những nghi vấn này, Cơ quan điều tra - Công an Hà Nội đã khẩn trương vào cuộc và bước đầu xác định là có dấu hiệu của một vụ trọng án do mâu thuẫn. Kết quả khám nghiệm tử thi cho thấy: Trên thi thể của nạn nhân Nguyễn Tuấn Anh có vết cắt ở vùng cổ, gáy; da ở phần lưng, bụng có nhiều vết rách sắc gọn cùng một số thương tích khác.
Đặc biệt, trong phổi và cổ họng không có khói, chứng tỏ nạn nhân đã chết trước khi bị cháy. Với trường hợp anh Lê Minh Tuấn, tử thi chỉ bị một số vết rách nhỏ ở đầu và tay, phổi và cổ họng có khói; xác định là tử vong do bị ngạt.
Qua tìm hiểu được biết, lái xe Lê Minh Tuấn có những biểu hiện của người trầm cảm; giữa 2 nạn nhân trước đây đã có mâu thuẫn phát sinh trong công việc và sinh hoạt.
Như vậy, nhiều khả năng là vào buổi trưa ngày 29/8, giữa anh Tuấn và Tuấn Anh lại có bất đồng dẫn đến xô xát. Trong lúc nóng nảy, anh Tuấn đã dùng hung khí gây thương tích nặng cho Tuấn Anh dẫn đến tử vong. Sau đó anh Tuấn đã dùng xăng có sẵn trong ga ra đốt nhằm phi tang rồi trốn sang phòng bên cạnh, định đợi cho lửa bốc cháy thật to rồi mới kêu cứu.
Tuy nhiên, do trong tay vẫn đang cầm can xăng nên đã nhanh chóng bị bắt lửa, cửa nhôm cuốn ở ngoài ga ra lại không thể mở được vì trước đó tại bệnh viện mất điện nên anh Tuấn bị tử vong.
