警方指出，張文今年中旬即開始撰寫犯罪計畫，預計在台北車站與南京西路百貨區各引發一場騷亂。案發前3天，他入中山捷運站旁的旅館，期間頻繁騎乘機車或YouBike，往返台北車站與捷運中山站周邊觀察地形。
12月19日15時40分，張文先後前往林森北路159巷、119巷及長安東路一帶縱火。第一起縱火未釀成災情，未有人報案，第二起於林森北路119巷內停車場縱火，造成大型重機半毀，第三起則在長安東路一段店家外縱火，導致車輛受損，張文隨後將機車停放在長安東路、市民大道口，改騎YouBike返回租屋處。
16時53分，張文又在公園路租屋處陽台洗衣機縱火滅證。由於租屋處就在中正第一分局對面，派出所警員第一時間趕抵並以滅火器控制火勢，但因屋內不只一處起火、房間仍在悶燒，且張文反鎖房門，警方只能退到屋外，由消防人員破門滅火。火勢很快撲滅，城中分隊回報為「陽台燒雜物火警」，未即時明確告知警方現場疑有縱火跡象，警方因此錯失第一時間立即調閱監視器追查的關鍵時機。
然而，警消完成初步處置時，張文已從捷運M8入口進入台北車站。17時23分，他在台北車站M7出口B1通道點燃煤油彈、丟擲煙霧彈，並持刀刺死上前制止的余家昶，隨後轉往捷運中山站外再度施放煙霧彈，持刀隨機攻擊路人，造成多人死傷，最終逃往誠品南西店墜樓身亡。
警方指出，攻擊事件爆發後，所長立即調動全部警力，包括原本處理火警的警員，全數趕赴M7出口支援。現場濃煙瀰漫、尖叫聲不斷，警員一邊安撫、疏散民眾，一邊確認傷者人數與起火點，根本無暇即時調閱監視器畫面，加上警方調閱捷運公司監視器必須依程序申請，就算已掌握為縱火案，仍難以在最短時間內一路追查到中山站出口。
警方也透露，案後捷運公司全力配合調閱監視器，但仍發現其中一組鏡頭損壞，加上張文犯案過程中至少五度變裝，刻意製造影像斷點，導致追兇難度大幅提升。警方坦言，若要在中山站外提前攔阻嫌犯，必須警、消、捷運單位在第一時間即同步掌握縱火即為重大刑案，才能爭取更多時間。
針對網友質疑警方偵辦縱火案「抓太慢」，中山分局也說明，警方接獲第二、第三起縱火報案後，已立即調閱監視器，並透過車號鎖定張文身分。
調查期間，里長主動告知第一起未報案的縱火案，警方才將三案完整串聯，並迅速擴大追查張文逃逸動線。只是當警方掌握他換騎YouBike逃逸時，北車M7、M8出口攻擊案已發生，距離第三起縱火案僅過1小時多，警方並未輕忽任何一起無人傷亡的縱火案件。
警方強調，辦案講求證據與程序，而非事後紙上談兵，面對外界批評仍會虛心檢討，但也盼社會大眾理解第一線追兇的困難，給予基層員警更多支持與鼓勵。
