案件发生后，泰国警方向当地媒体展示了缴获的毒品，并称“华平号”上的毒品是在船员宿舍发现的，“玉兴八号”上的毒品则藏在船舱里。泰方声称从两艘中国货船上总共发现了92万粒俗称冰毒的脱氧麻黄碱，价值超过1亿泰铢，约合人民币2000万元。
最近几年，泰国海关对货船的检查越来越严格，以前只是在岸上招呼船员下船接受检查，后来发展到上船检查货物。每当船一靠岸，海关人员就径直上船，不仅检查货舱，连驾驶室、船员宿舍都不放过。即便没有遇到泰国军警的阻截，货船顺利靠岸，这么多毒品也很难从清盛港顺利出关。况且，两艘船上的毒品都是过期的，无论谁倒卖毒品也不会倒卖过期的。
中国警方开展大量走访工作，详细调查了13名遇害船员及家属、接触关系等情况，没有发现任何与毒品有关的违法犯罪迹象。事实非常清楚，两艘中国商船上的船员被栽赃陷害了。
推理归推理，一切还需要靠真实证据来佐证。泰国警方组成了一支专门的调查队伍，从全国抽调了很多调查人员，开始广泛寻找目击证人。询问了近百名目击者，但诸多疑问在很长一段时间里没能得到明确解答。比如，泰国方面是何时、通过何种方式得到的情报？执行任务的部队到底是哪一支？中国船员被杀的具体时间和地点？船上的毒品到底属于谁？
中国公安部副部长张新枫与禁毒局局长刘跃进第一时间抵达泰国清莱府，泰国主管安全事务的副总理差林表示，将全力协助中方处理善后事宜，事件很快在张新枫副部长离开的前一天出现突破性进展。
在10月24日于曼谷召开的新闻发布会上，泰国警察总监飘潘表示，在湄公河杀害中国船员的凶手已经到案，他们是隶属于泰国第三军区“帕莽”军营的九名士兵。飘潘一再强调，这九名士兵是泰国军队中的败类，杀害中国船员是他们的个人行为。九名军人的音译名字分别是：少校车彭、中尉阿奴颂、士兵查仁彭、士兵易提沙、士兵喀尼颂、士兵猜哇、士兵巴扎、士兵彭、士兵潘沙……
次日，张新枫副部长和刘跃进局长刚刚离开泰国回国，九名军人便在接受警方简单讯问后返回军营，由军方负责看押。
参与杀害中国船员的泰国不法军人到案表面上看似是个突破，但一系列疑问依然没有得到明确而清晰的解答。案件发生后，湄公河流域航运量锐减90%，沿岸国家正常商贸活动受到严重损害。