עם קבלת הדיווח, נפתחה חקירה סמויה במהלכה גבו את עדותה הקשה של הקטינה. במקביל לכך בוצע שימוש באמצעים טכנולוגיים מתקדמים שסייעו באיסוף ראיות וממצאים נוספים שהביאו תוך זמן קצר לאיתור זהותו החשוד בפתח ביתו. החשוד הובא לחקירה בתחנת בית שמש, במהלכה נקשר למיוחס לו. דיווח על פרטי המקרה הועבר גם לגורמי הרווחה.