檢警調查，張文在犯案當天傍晚約5點半，在台北車站內捷運通道丟擲煙霧彈後，打算引爆行李箱內的汽油彈，遭英勇的民眾余家昶阻止，他持刀狠刺對方後，發現汽油彈已經毀損、無法引爆，隨即偽裝成一般民眾走監視器較少的地下街逃離。而余家昶雖然緊急送醫急救，仍不治身亡。
張文隨後步行回到千慧旅館，補充裝備後，再度出發前往捷運中山站外犯案，短短3分鐘內砍殺8人後，逃入誠品南西店，在警方層層圍捕之下墜樓身亡。
警方事後搜索他原本的租屋處，發現他已燒毀大部分的物品，還原他的筆電及使用紀錄後發現，他的Google Maps內還標註了其他地點，研判可能他若從中山站附近逃脫，恐會在別的地點再次發動攻擊。
此外，警方找到他的「中繼點」千慧旅館，除了發現他的其他做案裝備外，還有大量未引爆的汽油彈；加上他在作案過程中曾5度變裝、案發前曾到誠品南西店頂樓勘查地形，種種跡象都顯示張文當時墜樓很可能是大意或意外，否則事前不用這麼大費周章。至於張文的金流，警方則仍在調查釐清中。
