Brannen ble etterfulgt av langvarig etterforskning, rettssaker og høringer. Likevel ble brannårsaken aldri funnet, og ingen ble dømt for brannstiftelse eller for å ha forårsaket brannen ved uaktsomhet. O’Learys låve later til å ha vært et populært møtested. Mange personer kunne i teorien ha befunnet seg i låven umiddelbart før brannen brøt ut, men ingen har bevist at noen faktisk gjorde det. Det er ikke engang helt sikkert at brannen oppstod i O’Learys låve. Siden 1990-årene har diskusjonen om mulige brannstiftere tatt seg opp, bl.a. etter det som menes å være selvmotsigelser i vitneforklaringene til flere som utvilsomt befant seg i området da brannen ble varslet. Brannstiftelsen antas som regel å skyldes et uhell, trolig at glør fra en pipe eller en veltet parafinlampe eller fjøslykt satte fyr på noe høy eller annet tørt materiale i låven.