3月2日凌晨5时，公安部刑事侦查局工作组到达现场后开展侦查工作。经现场勘察、调查访问、法医检验、指纹比对和DNA检验鉴定，查明了在现场实施犯罪的5名暴徒的真实身份，查清了该团伙组织、策划和实施犯罪的过程。经中华人民共和国公安部组织云南、新疆、铁路等公安机关和其他政法力量四十余小时的追查，该案于3月3日下午告破。公安部称，该案是以阿不都热依木·库尔班（，拉丁维文：）为首的暴力恐怖团伙所为，该团伙共8名，曾在云南个旧的沙甸镇落脚，原计划出境参加“圣战”，到广州未能出境，于是返回云南，计划在红河和昆明火车站或