Ngay sau khi vụ cháy xảy ra, Công an tỉnh Thuận Hải (cũ) đã ra quyết định khởi tố vụ án và thành lập ban chỉ đạo chuyên án, tiến hành điều tra truy tìm thủ phạm.
Căn cứ dấu vết để lại hiện trường, điểm cháy bắt đầu từ bên trong kho sau đó lan rộng ra bên ngoài, nên nhận định ban đầu của Ban chuyên án như chập điện, hoặc có người vô ý đánh rơi tàn thuốc, đốt rác bên ngoài… đã bị loại trừ. Thủ phạm chính gây ra rất có thể là cán bộ, nhân viên trong nội bộ.
Qua thu thập thông tin, Ban Chuyên án được biết: Vào thời điểm này, Thanh tra Nhà nước tỉnh đang tiến hành thanh tra kho lương thực huyện An Sơn và đã phát hiện có dấu hiệu tham ô, thất thoát lương thực với số lượng lớn. Trong thời gian đoàn đang củng cố hồ sơ, lập tờ trình đề nghị thanh tra đồng loạt các kho lương thực trong toàn tỉnh thì kho lương thực Tháp Chàm bị bốc cháy. Vậy, việc đốt kho lương thực Tháp Chàm có phải xuất phát từ nguyên nhân chuẩn bị thanh tra hay không? Phải chăng có kẻ đốt cháy kho lương thực nhằm tiêu hủy chứng cứ? Nhưng kẻ đó là ai? Một mình hay có đồng phạm? Mục đích tham ô, phá hoại, hay thù tức cá nhân? Tất cả đều là ẩn số.
Qua nghiên cứu, sàng lọc 20 đối tượng có liên quan đến kho lương thực Tháp Chàm, ban chuyên án thấy nổi cộm 2 đối tượng là Phan Văn Dũng (thủ kho), Ngô Thường Vụ (Phó trưởng phòng lương thực huyện An Sơn) có nhiều biểu hiện bất minh về kinh tế, nhất là đối với Phan Văn Dũng. Trong khi Dũng chỉ là nhân viên, thời kỳ bao cấp kinh tế hết sức khó khăn, nhưng tài sản và cách chi tiêu chứng tỏ Dũng là người khá giả.
Sau khi củng cố thêm chứng cứ, ban chuyên án đã bắt Dũng để đấu tranh làm rõ. Lúc đầu Dũng một mực chối tội, khai báo quanh co, nhưng sau một thời gian kiên trì đấu tranh, Dũng đã phải cúi đầu nhận tội. Với trách nhiệm là thủ kho, Dũng đã thông đồng với Ngô Thường Vụ, dùng thủ đoạn kê lệch bàn cân, để mỗi lần xuất, nhập lương thực đã bớt lại khoảng 20%. Trong một thời gian khá dài việc làm này không bị phát hiện, nên cả 2 đã tham ô được một số lượng khá lớn và giao cho Nguyễn Tài (Thủ kho Ninh Phước) bán lấy tỉền chia nhau. Việc làm đang trót lọt thì Đoàn thanh tra của tỉnh tiến hành tổng thanh tra các kho lương thực.
Nhận được tin Đoàn Thanh tra sẽ kiểm tra, Dũng vô cùng lo lắng, vì biết rằng nếu tổ chức thanh tra thì việc làm của hắn và đồng bọn sẽ bị lật tẩy. Và hơn ai hết, Dũng biết cái giá phải trả bởi vì trong giai đoạn cả nước đang gồng mình đối chọi với tình hình thiếu lương thực trầm trọng thì số lượng mà hắn và đồng bọn tham ô không phải là nhỏ. Biết được điều đó Phan Văn Dũng, Nguyễn Tài và Ngô Thường Vụ đã gặp nhau để bàn kế hoạch đối phó. Tại nơi gặp mặt Ngô Thường Vụ đã giao trách nhiệm cho Dũng tìm cách xóa dấu vết để hành vi của chúng không bị phát hiện.
Sau nhiều đêm không ngủ, Dũng nảy sinh ý định đốt kho lưong thực Tháp Chàm để che dấu hành vi tham ô của mình và đồng bọn.
Tối 19-12-1980, đợi lúc trời nhá nhem tối, cán bộ nhân viên của kho đã về nhà, Phan Văn Dũng đã dùng khóa mở cửa lẻn vào kho đổ dầu hỏa vào các thùng đựng lương thực, châm lửa đốt rồi khóa cửa đi thẳng đến nhà người yêu là Nguyễn Thị Hường (Hường cũng là nhân viên của kho lương thực Tháp Chàm) rủ Hường đi xem phim. Ý đồ của Dũng muốn tạo yếu tố ngoại phạm để tránh sự điều tra, phát hiện của cơ quan Công an. Do không biết việc làm của Dũng nên Hường đã vui vẻ đi xem phim. Sau đó ít phút, kho lương thực ngùn ngụt bốc cháy… Dũng đã cùng Hường trở lại kho lương thực Tháp Chàm. Tại đây Dũng giả vờ lo lắng, sốt sắng cùng mọi người chữa cháy...
TAND tỉnh Thuận Hải đã xét xử và tuyên phạt Phan Văn Dũng mức án tử hình, Ngô Thường Vụ mức án chung thân và Nguyễn Tài 15 năm tù giam.
Nguyên Thảo