Kết quả điều tra ban đầu cho thấy: Hồ Xuân Hải (sinh năm 1971) đã chủ động tìm mua một bình khí CO. Trong đêm 22, rạng sáng 23/8, tại nhà riêng, khi vợ và các con ngủ say, Hải đã dùng bình khí này đầu độc vợ và các con, sau đó cùng vào ngủ với mục đích tự tử cùng. Tuy nhiên, khoảng 10 giờ ngày 23/8, người dân sống gần nhà Hồ Xuân Hải phát hiện vụ việc và báo cho cơ quan chức năng địa phương. Lúc này vợ và 3 người con đã tử vong; riêng Hải bất tỉnh, được đưa đến cấp cứu tại Bệnh viện Đa khoa khu vực Cam Ranh và sau đó dần bình phục.
Làm việc với Cơ quan Cảnh sát điều tra, bước đầu Hồ Xuân Hải khai nhận gia đình đầu tư trang trại nuôi lợn nhưng kinh doanh thất bại và lâm vào nợ nần số tiền lớn, Hải thực hiện ý định đầu độc cả nhà bằng khí CO để thoát khỏi cảnh bế tắc.
Vợ của Hồ Xuân Hải là chị N.H.N.D (sinh năm 1974) cùng 3 con gái là H.N.K.N (sinh năm 2002, sinh viên năm 4 Trường Đại học Y Dược Huế), H.N.K.G.M (sinh năm 2009, học sinh Trường Trung học Cơ sở Hoàng Hoa Thám – huyện Cam Lâm) và H.N.T. (sinh năm 2013, học sinh Trường Tiểu học Cam An Nam). Người thân, hàng xóm và chính quyền địa phương đã chung tay tổ chức lễ an táng các nạn nhân.