爆炸發生後，公安部門組織了排爆小組，現場工作結束後，未發現其他爆炸物品。公安民警在現場發現鋼珠、電路板等爆炸物，初步判斷爆炸系人為制造。
公安部高度重視，派出壹名副部長帶隊的工作組趕赴太原，並迅速在全國調集爆炸、法醫、痕跡、理化、視頻、DNA等方面的26名專家趕赴現場，晝夜組織開展偵查破案。
山西省、太原市兩級公安機關迅速成立專案組，在兄弟省市公安機關的支持下，全力開展偵破。經過40多個小時的連續奮戰，2013年11月8日淩晨2時，該案成功告破，犯罪嫌疑人豐誌均在太原被抓捕歸案。
犯罪嫌疑人豐誌均，男，41歲，太原市杏花嶺區人，1989年11月因盜竊罪被太原市北城區人民法院判處有期徒刑9年。警方從其住處繳獲了私自制造的爆炸裝置，發現了大量犯罪證據，並查獲了其作案時駕駛的車輛。犯罪嫌疑人豐誌均對犯罪事實供認不諱，交代了蓄意制造爆炸報復社會的犯罪過程。 嫌疑人交代制造爆炸是因對社會不滿，報復社會。 2014年4月28日，太原市中級人民法院宣判豐誌均壹審被判處死刑，犯罪嫌疑人當庭表示不上訴。