警方追查發現，張文於19日下午3點40分至3點54分間，分別在中山區林森北路2處、長安東路3處縱火，且這些地點早在案發前就曾多次出現他的行蹤。
專案小組徹夜比對監視器與科技資料後，確認台北車站與中山站的攻擊事件皆由同一人所為，並在張文的雲端資料中查獲犯案計畫書，初步未發現其他共犯，研判他是「單獨犯案」，且其他今年1月特地在中正一分局對面租屋，策畫時間至少可回溯至今年年中，期間多次前往中山、百貨等人潮密集區勘查環境。
此外，張文在案發前兩天、17日便入住中山站旁的千慧旅館，花費約5700元預訂3天住宿。19日當天在台北車站犯案後，他隨即返回旅館補齊裝備，再全副武裝前往中山站，於人潮聚集處施放煙霧彈，隨後持刀對路人進行無差別攻擊。
警方指出，張文行動過程相當縝密，當天下午至少4度縱火，並在犯案過程中多達5次更換衣著企圖規避追查：包括在長安東路騎乘Ubike時脫下米色外套改穿黑色衣物，返回公園路後再換上灰色連身雨衣，到台北車站時又換回黑色衣服，進入旅館後再度換穿米色外套，最終犯案時則身著黑衣。
