Разследването на инцидента установи, че причината за дерайлирането на влака е несъобразена скорост и на двамата машинисти - Димитър Михнев и Радослав Петков, бяха повдигнати обвинения за непредпазливост. Според обвинението композицията е навлязла в гарата в Хитрино със скорост от 78 км/ч, вместо с допустимите - 40 км/час. Според прокуратурата при наредено влизане в гара Хитрино локомотивният машинист Димитър Михнев не е изпълнил незабавно, точно и безусловно указанията на сигнала на предупредителния семафор, а вторият локомотивен машинист Радослав Петков не предприел действия за незабавно спиране на влака, след като Михнев не показал с действия, че управлява безопасно влака. В резултат на допуснатите нарушения от двамата машинисти е последвало дерайлиране на влака и повреждане на вагон-цистерни от състава на композицията, изтичане на превозван газ пропилен и последвал взрив.
Две години след трагедията, делото за инцидента все още не еприключило. На последното заседание по делото „Хитрино“ от експертиза, назначена от съда стана ясно, че неконтактната мрежа е причина за възпламеняването на изтеклия газ, а горяща печка близо до железопътните линии.