Aoba Shinji (青葉 真司 (Thanh Diệp Chân Tư), Aoba Shinji?), một người đàn ông 41 tuổi được xác định là nghi phạm gây ra vụ tấn công.[65][66] Theo người dân địa phương, một người đàn ông trông giống Shinji được phát hiện gần xưởng phim vài hôm trước khi vụ việc xảy ra.[67][68][69] Ngoài ra, y được báo cáo đã đến thăm một số địa điểm yêu thích liên quan đến anime Sound! Euphonium xung quanh thành phố trong những ngày trước cuộc tấn công.[69][13] Sau khi gây án, Aoba bỏ trốn khỏi hiện trường sau khi bị các nhân viên của xưởng phim truy đuổi, kế đó bị lực lượng cảnh sát tỉnh Kyōto bắt giữ gần nhà ga Rokujizō, thuộc hệ thống đường tàu điện Keihan, cách xưởng phim khoảng 100 mét (330 ft);[70] Aoba được đưa đến bệnh viện với những vết bỏng nặng ở chân, ngực và mặt.[22][24] Trong quá trình di chuyển đến bệnh viện, ông ta có thừa nhận đã gây ra đám cháy,[71] động cơ khả năng là để trả thù,[72] buộc tội xưởng phim "nên chết đi" vì nghi ngờ xưởng đã "đạo văn" (パクリやがって, pakuri yagatte?) tiểu thuyết của ông.[lower-alpha 3] Mặc dù vậy, Hatta tuyên bố rằng không có hồ sơ nào gửi tác phẩm đến cuộc thi viết hàng năm của họ đứng tên của Shinji.[63] Sau đó, Kyōto Animation tiết lộ rằng họ đã nhận được một bản thảo tiểu thuyết từ nghi phạm, tuy nhiên nó không vượt qua vòng đầu tiên và bị lãng quên, và nội dung của nó được xác nhận là không có điểm tương đồng với bất kỳ tác phẩm được xuất bản nào của Kyōto Animation.[77][78]

Do dính nhiều vết bỏng nặng kéo dài sau khi gây án, Aoba được chuyển đến một bệnh viện Đại học thuộc tỉnh Osaka để điều trị thêm và được tiến hành phẫu thuật cấy ghép da.[66][79] Ngày 5 tháng 9 năm 2019, có những thông tin cho biết những vết thương của Aoba không còn đe dọa đến tính mạng,[80] nhưng y vẫn nằm trong tình trạng ICU và cần sự hỗ trợ của một máy thở.[81] Aoba dần nói được vào ngày 18 tháng 9 và bắt đầu hồi phục vào ngày 8 tháng 10, y có thể ngồi xe lăn và có những cuộc đối thoại ngắn. Cảnh sát đã có lệnh bắt giữ Aoba, nhưng họ phải chờ xác nhận từ các y bác sĩ rằng liệu y có thể chịu được sự tra khảo không.[82][83] Ngày 14 tháng 11 năm 2019, y được chuyển đến một bệnh viện khác ở thành phố Kyōto để tiến hành phục hồi chức năng lần cuối.[84] Sau khi hồi phục gần như toàn bộ vết thương, Aoba đã nhận trách nhiệm về vụ phóng hỏa. Y tỏ ra hối hận và thể hiện lòng biết ơn với đội ngũ nhân viên trong bệnh viên – những người mà Aoba nói rằng họ đã đối xử tốt với y hơn bất cứ ai từng làm trong đời y.[85] Mặt khác, Aoba khai với cảnh sát rằng y đã phóng hỏa vì KyoAni đã đánh cắp cuốn tiểu thuyết của y, và y mong rằng sẽ nhận được án tử hình.[86] Hầu hết các da bỏng của Aoba bị thay bằng da nhân tạo thử nghiệm, bởi các nạn nhân được ưu tiên dùng da người được hiến trước.[87][88] Việc sử dụng da nhân tạo trên quy mô lớn như vậy là trường hợp đầu tiên tại Nhật Bản.[87][88] Tính đến tháng 1 năm 2020, Aoba vẫn phải nhập viện và không thể đứng hay ăn mà không cần hỗ trợ.[89] Ngày 27 tháng 5 năm 2020, Aoba được chẩn đoán là đã bình phục hoàn toàn khỏi các vết bỏng, rồi y chính thức bị bắt giữ vì nghi án giết người cùng nhiều cáo buộc khác.[90][91]

Shinji được báo cáo là đã có vấn đề tâm lý và từng có tiền án hình sự trước khi xảy ra vụ việc. Năm 2012, y đã cướp một cửa hàng tiện lợi khu vực Ibaraki bằng dao và sau đó bị bỏ tù 3 năm rưỡi.[92][93] Do có vấn đề về tâm thần, Aoba có thể được thuyên giảm từ hình phạt cao nhất dành cho y là tử hình bởi vụ tấn công xuống mức án tù chung thân.[94]