Theo quá trình điều tra, Công an TP.Biên Hòa xác định 5 đối tượng trong 2 băng nhóm gồm: Phan Văn Phúc (SN 1988) và Trần Chí Thanh (SN 1999) cùng ngụ xã An Hòa, Dương Vũ Tuấn Thanh (SN 1966) ngụ TP.Cần Thơ, Nguyễn Chí Hiệp ngụ Cà Mau, Nguyễn Đại Ngọc Hải (SN 1997) ngụ P.Thống Nhất, TP.Biên Hòa liên quan đến vụ hỗn chiến kinh hoàng trên đường Võ Thị Sáu và ra lệnh bắt tạm giam các đối tượng này để tiếp tục điều tra về hành vi gây rối trật tự công cộng.
Nguyên nhân ban đầu được xác định do mâu thuẫn trong sinh hoạt, Hoàng Cao Khải sinh năm 1991, ngụ KP.5, P.Tân Phong (Biên Hòa-Đồng Nai) điện thoại hẹn Phạm Đức Thọ (SN 1994, ngụ huyện Cẩm Mỹ) đến khu vực cầu Đồng Tràm, trên đường Võ Thị Sáu để giải quyết.
Khi băng nhóm của Thọ vừa bước xuống ô tô thì bị nhóm của Khải dùng mã tấu, kiếm xông vào truy sát tạo nên cảnh đâm chém loạn xạ trong đêm trên đường phố.
Trong số 2 đối tượng bị chém, Trần Đình Dương là đối tượng đã có 2 tiền án về tội trộm cắp tài sản.
Trước đó, vào khoảng 20 giờ ngày 11-2, trên đường Võ Thị Sáu, thuộc KP.1, P.Thống Nhất, TP.Biên Hòa xảy ra vụ hỗn chiến giữa 2 băng nhóm. Vụ việc làm 2 người bị thương nặng được chuyển đi cấp cứu tại bệnh viện Chợ Rẫy TP.HCM.