Theo cơ quan công an, đến khoảng 0 giờ ngày 19-12, Công an TP Hà Nội đã bắt giữ được đối tượng đốt quán cà phê là Cao Văn Hùng.
Bước đầu xác định, tối 18-12, Hùng đến quán ngồi uống bia rồi mâu thuẫn với nhóm khách khác ngồi trong quán. Sau đó, Hùng bị nhóm này đánh. Do bực tức vì bị đánh, Hùng gọi xe taxi đến chợ Cổ Nhuế mua 1 xô nhựa rồi mang đi mua xăng.
Đến khoảng 23 giờ cùng ngày, Hùng quay lại quán cà phê và hất xăng vào quán, bật lửa đốt. Ngọn lửa bùng lên dữ dội, bắt cháy vào xe máy và vật dụng bên trong tầng 1, chặn cửa ra vào làm những người bên trong không thể ra ngoài bằng cửa chính và phải chạy lên các tầng trên dẫn đến hậu quả khiến 11 người tử vong và 4 người bị thương. Sau đó, Cao Văn Hùng bị cơ quan công an bắt giữ.
Hơn 23 giờ ngày 18-12, Tổng đài 114 Trung tâm Thông tin chỉ huy Công an TP Hà Nội tiếp nhận tin báo cháy quán cà phê tại số 258 Phạm Văn Đồng, phường Cổ Nhuế 2, quận Bắc Từ Liêm. Công an TP Hà Nội đã điều động lực lượng Cảnh sát Phòng cháy chữa cháy đến hiện trường phối hợp chính quyền địa phương, người dân tổ chức chữa cháy, cứu nạn, cứu hộ.
Đến 23 giờ 40 cùng ngày, đám cháy được khống chế, lực lượng chức năng đã hướng dẫn, hỗ trợ đưa 5 người thoát ra ngoài (có 4 người bị thương đang được cấp cứu tại bệnh viện) và phát hiện 11 người tử vong.