取り調べが進むにつれ、犯行動機に関する男の供述内容が徐々に明らかになりました。男は捜査機関に対し、「社会への不満があった」「誰でもいいから傷つけたかった」といった、いわゆる無差別通り魔特有の衝動的な言葉を口にしました。特定の被害者に対する個人的な怨恨ではなく、自己の境遇に対する強い不満や孤立感を他者への加害によって晴らそうとした身勝手な動機が浮き彫りとなりました。
事件直後のSNSやネット掲示板上では、「特定の思想犯ではないか」「中野市で発生した立てこもり事件と関連があるのではないか」といった根拠のない憶測が一部で拡散しました。しかし、長野県警の捜査および検察の取り調べによって、テロ組織や他事件との組織的繋がりは一切否定されています。
検察側は起訴前の段階で、犯行当時の善悪の判断能力や行動制御能力を詳細に調べるため、専門医による鑑定留置（精神鑑定）を実施しました。数ヶ月にわたる精神状態の分析を経て、限定的なパーソナリティ障害や精神的不安定さは認められるものの、「事前の刃物準備や逃走経路の選択などから完全な心神喪失状態にはなく、刑事責任能力を問える」と判断され、正式に起訴されるに至りました。
