案件发生后，内蒙古兴安盟和乌兰浩特市两级公安机关刑侦技术人员立即赶赴现场，组织现场勘查及调查走访工作，兴安盟盟委委员、政法委书记邵万荣，盟长助理、盟公安局局长李成仁，自治区公安厅刑警总队刑侦技术专家，以及乌兰浩特相关领导也在第一时间赶到现场指导案件的侦破工作。据调查，女性死者为邱某某，离异，是唐韵服装店老板雇佣的店长。
侦查工作从邱某某的社会关系、交往人员中展开。在侦查中发现，2009年初，邱某某与阿尔山车站退休职工刘某某谈恋爱，同年6月两人因感情不合分手，刘曾多次纠缠邱某某并以“同归于尽”相威胁。公安机关据此将刘某某列为此案重大嫌疑人。同时，侦查员调取了现场附近的户外监控探头资料，通过回放发现，案发前早晨8时16分有一可疑男子提淡绿色布兜在现场附近徘徊，8时19分该男子独自进入“唐韵服装店”，4分钟后“唐韵服装店”发生爆炸。经对监控视频辨认，案发前在现场徘徊后进入“唐韵服装店”的提兜男子是刘某某。此情况确认后，侦查员立即对嫌疑人刘某某在乌市爱国街住所进行搜查，在其家中客厅茶几上发现刘某某书写的遗书一份，以及雷管、黄色颗粒状炸药和制作爆炸物剩余物品。至此，初步确认现场另一具男性尸体为犯罪嫌疑人刘某某。
刘某某现年47岁，户籍所在地阿尔山市温泉街。目前，此案正在进一步查证中。
