Tổng hợp tài liệu với lời khai một số nhân chứng, cơ quan điều tra nhận định khả năng chỉ có một hung thủ sát hại hai nạn nhân. Không loại trừ đây là người quen của một trong hai nạn nhân. Sau khi thủ ác, hung thủ vào nhà vệ sinh của bưu điện, lấy xà bông rửa sạch máu trên người rồi tẩu thoát qua cổng trước. Động cơ gây tội ác có khả năng liên quan đến tình cảm. Việc cướp tài sản có thể là trong lúc tẩu thoát hung thủ phát hiện có nhiều tiền, hàng trăm sim card và thẻ cào điện thoại di động nên mới nảy sinh chiếm đoạt. Tuy nhiên, theo nguồn tin từ gia đình nạn nhân, hai nạn nhân Nguyễn Thị Thu Vân và Nguyễn Thị Ánh Hồng bị mất ba trong bốn chiếc bông tai đang đeo, trong người cũng không còn tiền bạc.

Trước đó, các trinh sát hình sự Công an tỉnh Long An tiến hành lấy lời khai một số người. Đó là N.T.A. (29 tuổi, ngụ phường 6, thị xã Tân An, Long An), N.V.C. (ngụ ở Vĩnh Long), T.V.S. (26 tuổi, bạn trai cũ của Hồng, có dạm hỏi cưới nhưng không được gia đình đồng ý) và một người nữa cũng là thợ bạc ở tiệm vàng KL tại khu vực Cầu Voi. Riêng N.V.N. (29 tuổi, ngụ huyện Cai Lậy, Tiền Giang, bạn trai hiện nay của Hồng) được triệu tập đêm 14-1 khi đang phụ gia đình Hồng lo đám tang. N. có những dấu hiệu đi lại bất thường trong đêm xảy ra án mạng.

Theo tổng hợp lời khai tại cơ quan điều tra, lúc 20g10 ngày 13-1, N. thấy một người nam dáng cao, trắng trẻo, tóc mái trước quăn đang ở bưu điện, biết là tình địch của mình nên bỏ đi ra. Một nhân chứng đến mua thẻ cào điện thoại tại bưu điện này vào khoảng 18g20 cũng nói có thấy người trong Bưu điện Cầu Voi giống như người mà N. mô tả.