國務院事故調查組嚴格按照科學嚴謹、依法依規和實事求是的原則，通過週密細緻的現場勘察、檢驗測試、技術鑒定、調查取證、綜合分析和專家論證，查明“7.23”甬溫線特別重大鐵路交通事故的原因是：通號集團所屬通號設計院在LKD2－T1型列控中心設備研發中管理混亂，通號集團作為甬溫線通信信號集成總承包商履行職責不力，致使研發的LKD2－T1型列控中心設備存在嚴重設計缺陷和重大安全隱患。鐵道部在LKD2－T1型列控中心設備招投標、技術審查、上道使用等方面違規操作、把關不嚴，使其上道使用。當溫州南站列控中心採集驅動單元採集電路電源回路中保險管F2遭雷擊熔斷後，採集數據不再更新，錯誤地控制軌道電路發碼及信號顯示，使行車處於不安全狀態。雷擊也造成5829AG軌道電路發送器與列控中心通信故障，使從永嘉站出發駛向溫州南站的D3115次列車超速防護系統自動制動，在5829AG區段內停車。因軌道電路發碼異常，司機三次轉目視行車模式起車受阻，7分40秒後才轉目視行車模式以低於20公里／小時的速度向溫州南站緩慢行駛，未能及時駛出5829閉塞分區。因溫州南站列控中心未能採集到前行D3115次列車在5829AG區段的佔用狀態信息，使溫州南站列控中心管轄的5829閉塞分區及後續兩個閉塞分區防護信號錯誤地顯示綠燈，向D301次列車發送無車佔用碼，導致D301次列車駛向D3115次列車併發生追尾。上海鐵路局有關作業人員安全意識不強，在設備故障發生後，未認真正確履行職責，故障處置工作不得力，未能起到可能避免事故發生或減輕事故損失的作用。
經調查認定，通號集團、鐵道部和上海鐵路局在這起事故中負有以下責任。
通號集團及其下屬單位在列控產品研發和品質管理上存在嚴重問題。通號集團履行甬溫線通信信號集成總承包商職責不力，對相關重點設備研發情況不跟蹤、不過問，監督管理缺失。通號設計院在未全面了解LKD1－T型列控中心設備升級平台研發過程、進度的情況下，僅憑其所屬的列車自動控制研究所（以下簡稱列控所）負責人口頭彙報，即同意啟動升級平台研發工作；對列控中心設備研發設計審查不嚴，未能保證提供的信號產品達到“故障導向安全”的根本要求。通號設計院列控所草率研發LKD2－T1型列控中心設備，未組織正式的研發設計團隊，研發工作管理混亂；對設備研發設計過程管理控制不嚴格，未對列控中心設備開展全面評審，也未進行單板故障測試，未能查出列控中心設備在故障情況下不能實現導向安全的嚴重設計缺陷。
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