Sau khi xảy ra vụ nổ, công an đã trích xuất toàn bộ camera của Cục Thuế và nhà dân trong bán kính 1km theo lộ trình nghi phạm di chuyển. Qua đó, xác định Dương đã di chuyển đến trụ sở Cục Thuế Bình Dương đi đến tòa nhà phía sau của đơn vị này (nơi làm việc của ban lãnh đạo). Tại đây, Dương vào nhà vệ sinh cài mìn sau đó nhanh chóng rời đi khỏi hiện trường và vụ nổ lớn xảy ra.
Dương đã di chuyển đến một căn nhà bên đường Võ Thành Long (phường Phú Cường, TP. Thủ Dầu Một) trước khi bỏ trốn đi nơi khác. Cơ quan An ninh ngay lập tức phong tỏa căn nhà nghi phạm ghé qua, làm việc với những người liên quan nhưng không thấy nghi phạm. Cơ quan An ninh tình nghi Dương đã trốn khỏi Việt Nam.
Sau khi củng cố hồ sơ, Cơ quan An ninh điều tra (Công an tỉnh Bình Dương) ra Quyết định khởi tố vụ án hình sự, khởi tố bị can Trương Dương về hành vi “Khủng bố nhằm chống chính quyền nhân dân” quy định tại Điều 113 Bộ luật Hình sự xảy ra tại Cục Thuế tỉnh Bình Dương.
Công an cho hay, Dương thực hiện vụ nổ khủng bố theo chỉ đạo của một người khác tên Lisa Phạm (tên thật là Phạm Thị Anh Đào, SN 1979 tại TP.HCM, hiện đang định cư tại Mỹ). Trước đó, vào tháng 8/2017, Cơ quan An ninh điều tra, Bộ Công an ra quyết định khởi tố bị can, truy nã Phạm Lisa về tội “Khủng bố chống chính quyền nhân dân” theo Điều 84 BLHS Việt Nam.
Lisa Phạm cùng Đào Minh Quân - “Thủ tướng” tự xưng của tổ chức “Chính phủ quốc gia Việt Nam lâm thời” cũng là những kẻ cầm đầu, chỉ đạo vụ ném bom xăng, gây cháy 320 chiếc xe tại kho tạm giữ xe vi phạm giao thông của Công an Biên Hòa (tỉnh Đồng Nai) vào ngày 8/4/2017 và đặt bom xăng tại nhà xe, cổng ga đến quốc tế Sân bay Tân Sơn Nhất ngày 22/4/2017.
