事發後，通過細緻調查摸排，明確15名駕乘人員身份。同時克服水域情況複雜、水深70余米等實際困難，先後打撈出13名遇難者遺體並確認身份。
消息稱，公安機關對22路公交車行進路線的36個站點進行全面排查，通過走訪事發前兩站（南山岔路口站、回瀾塔站）下車的4名乘客，均證實當時車內有一名中等身材、著淺藍色牛仔衣的女乘客，因錯過下車地點與駕駛員發生爭吵。經進一步調查，該女乘客系劉某（48歲，萬州區人）。
調查顯示， 10月28日凌晨，公交公司早班車駕駛員冉某（男，42歲，萬州區人）離家上班，5時50分駕駛22路公交車在起始站萬達廣場發車，沿22路公交車路線正常行駛。事發時系冉某第3趟發車。9時35分，乘客劉某在龍都廣場四季花城站上車，其目的地為壹號家居館站。由於道路維修改道，22路公交車不再行經壹號家居館站。當車行至南濱公園站時，駕駛員冉某提醒到壹號家居館的乘客在此站下車，劉某未下車。當車繼續行駛途中，劉某發現車輛已過自己的目的地站，要求下車，但該處無公交車站，駕駛員冉某未停車。10時3分32秒，劉某從座位起身走到正在駕駛的冉某右後側，靠在冉某旁邊的扶手立柱上指責冉某，冉某多次轉頭與劉某解釋、爭吵，雙方爭執逐步升級，並相互有攻擊性語言。10時8分49秒，當車行駛至萬州長江二橋距南橋頭348米處時，劉某右手持手機擊向冉某頭部右側，10時8分50秒，冉某右手放開方向盤還擊，側身揮拳擊中劉某頸部。隨後，劉某再次用手機擊打冉某肩部，冉某用右手格擋並抓住劉某右上臂。10時8分51秒，冉某收回右手並用右手往左側急打方向（車輛時速為51公里），導致車輛失控向左偏離越過中心實線，與對向正常行駛的紅色小轎車（車輛時速為58公里）相撞後，衝上路沿、撞斷護欄墜入江中。
根據調查事實，乘客劉某在乘坐公交車過程中，與正在駕車行駛中的公交車駕駛員冉某發生爭吵，兩次持手機攻擊正在駕駛的公交車駕駛員冉某，實施危害車輛行駛安全的行為，嚴重危害車輛行駛安全。
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