回顧這場大火，10月14日凌晨2點54分，高雄市消防局接到第一通報案電話，傳來急促的聲音大喊：「府北路的城中城失火了！」消防局獲報，立即指派前金、鼓山及中華分隊出動救災，大批消防隊員雖然在九分鐘後陸續趕抵現場，但火勢已相當猛烈，大火及濃煙不斷向上竄燒，救災困難，一直到清晨4點39分，火勢才獲得控制，上午7點17分完全撲滅。
這場燒了4個多小時的無情惡火，造成嚴重傷亡，檢警在火勢撲滅後，立刻著手調查起火原因，發現大火竄燒前20分鐘，城中城附近社區的一名住戶曾目睹歇業茶具行的大門，冒出一陣煙霧，不久，茶具行突然傳出爆炸聲，接著竄出火舌，他見狀急忙報警，但整棟大樓已瞬間被大火及濃煙吞噬。
雖然該住戶直擊茶具行是起火點，但並不是第一個報案人，首位報案的是一名住在城中城的計程車司機，他凌晨收工返家，正要上樓就聞到燒焦味，過沒多久茶具行傳來爆炸聲，大火瞬間竄出，他急忙拿水管灑水，但火勢實在太過猛烈，根本滅不了火，只好打電話報警，並大喊失火，倒楣的是，他一度還被懷疑是縱火犯。
大火完全撲滅後，消防局鑑識人員初步研判，火災與電線走火無關，起火點就在茶具行後方套房的沙發附近，與二名目擊者說法吻合，檢警詳細訪查後，循線找到黃女及郭男。黃坦承將裝有檀香灰的鐵罐丟進沙發旁的垃圾桶，雖然後來改口，說把檀香灰跟烤過的秋刀魚一起打包，準備丟進愛河，最後又說忘記怎麼處理了，但「案重初供」，檢警認為她第一次的說法比較接近事實。
鑑識人員分析，鐵罐內的檀香灰未熄，放在罐內悶燒，加上周圍有易燃物，包括煮水用的卡式瓦斯爐被引爆，封閉的屋內溫度逐漸升高，出現最可怕的閃燃現象，即密封空間燃燒產生濃煙，屋內溫度不斷升高，大量濃煙的溫度也跟著升高，成為可燃氣體，濃煙一旦被火場高溫自動點燃，就會形成一片火海，瞬間超過500度，非常恐怖。
檢警研判，由於黃女喝了太多酒，可能忘了熄滅檀香灰，加上早她一步離開的郭姓男友也供稱，黃的確有點檀香驅蚊的習慣，也常沒熄滅就離開，讓檢警更加認定她就是火災的元凶。雖然黃被警方逮捕時，直呼自己是冤枉的，絕對沒有縱火的意圖，但她前科累累，有多次傷人紀錄，10年前還曾因債務糾紛，教唆青少年丟擲汽油彈縱火，遭判7個月徒刑定讞。
另外，警方表示，城中城過去經常發生喝酒鬧事的紛爭，被列為治安熱點，警方在大樓內部及對面都設有巡邏箱，黃女因為經常在大樓出沒，多次鬧事，早就是警局常客，只是沒想到，這次她竟然涉及46死的重大火災，到底是意外引發火苗？還是縱火？有待檢警進一步偵查釐清。
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