接下来，曾国藩开始了第三步，前两步都是做给外界看的，第三步才是关键，那就是查清事件的前因后果。经过十多天的调查，曾国藩写奏折向朝廷汇报了查明的事实和自己的分析。
第一，当事人王三的口供有问题，反复翻供，是否是传教士的指使没有证据；
第二，询问了在仁慈堂的儿童一百五十余名，都是自愿的，不是被拐来的，挖眼剖心纯属谣传；
第三，教堂、仁慈堂有地窖，都是外地工匠修建的，天津百姓认为里面有猫腻，实地查看后，发现地窖只是放煤用的；
第四，有人进入仁慈堂后不愿出来，大家就以为里面有迷惑人的药；
第五，仁慈堂接收将死之人，让传教士给死者做洗礼，百姓看到人进去却不见出来，以为被杀；
第六，仁慈堂的房间很多，一些亲属进去了分在不同的房间居住，很长时间见不了面，互相认为是被害了；
第七，仁慈堂内死亡的人数不少，都是晚上掩埋，有时一个棺材放两三具尸体，而且死亡状况与正常死亡不同。
可以看出，曾国藩调查天津教案事件确实费了很多心血，不放过细节问题，从侧面说明他对此事的谨慎态度，但他遗漏了法国领事丰大业先开枪这个事实，如果没有丰大业的挑衅行为，天津教案可能也不会发生。曾国藩的调查报告，基本上将引发骚乱的责任归咎于民众的无知和百姓、洋人之间的误解，从而为下一步处理埋下伏笔。
查明了事件情况，第四步就是抓人，抓“骚乱分子”，这件事情比较麻烦。事件没有前期预谋，民众属于自发而起的，没有明确的组织者，而且场面非常混乱，谁动的手谁打的人，都是一笔糊涂账。而这时，法国方面也跳出来摆明了自己的立场，一共提了四点要求：重修教堂、埋葬丰大业、查办地方官、惩罚凶手。
