המשטרה פענחה את תיק הירי השני לעבר השוטרים לפני כשבועיים בטירה. במסגרת חקירת האירוע, נעצרו שני חשודים בני 20 ו-21 מטירה, המעורבים בירי שהתרחש ב-5 ביוני לפנות בוקר.
כוחות משטרה הגיעו למקום לאחר האירוע והחלו בחקירתו תוך חסימת הכביש בזירת האירוע. במהלך העבודה על הזירה, שוטר הבחין ברכב ובו שלושה נוסעים שעבר במקום, וכעבור מספר דקות לאחר מכן, חלף שוב אותו רכב עם שלושת הנוסעים, כאשר הפעם קיללו יושבי הרכב את המשטרה. הרכב המשיך בנסיעה ועזב את המקום, אולם השוטר הספיק לרשום את מספר הרכב.
שלוש שעות לאחר מכן, ובעוד השוטרים ושוטרי המחלקה לזיהוי פלילי נמצאים בזירה ועסוקים במלאכת איסוף הראיות, כשהם לבושים מדי משטרה וגלויים לאור יום, הגיע אדם כשהוא רעול פנים וירה לעברם בנשק ארוך. השוטרים השיבו אש לעברו של החשוד, שעלה על רכב ונמלט מהמקום. כתוצאה מהירי, נגרם נזק לניידת המשטרה.
במסגרת החקירה, הגיעו שוטרים לבית בעיר, שם מצאו את הרכב החשוד כאשר בחלקו השמאלי של הרכב הם איתרו פגיעות ירי. עוד באותו לילה, אותרו חשודים במעשה הירי הראשון שבוצע לעבר הבית בעיר וכן בגין הירי הנוסף שבוצע לעבר השוטרים והם נעצרו והובאו לחקירה בתחנת המשטרה.
חשוד אחד, בן 20 מטירה, נעצר בחשד בגין לירי לעבר הבית ובנוסף, הוא חשוד בכך שנהג בזמן הירי שבוצע לעבר השוטרים. החשוד השני, בן 21 מטירה, חשוד כי ביצע את הירי לעבר השוטרים.
במהלך החקירה, הצליחו חוקרי המשטרה לקשור את החשודים לשורה של אירועים פליליים חמורים, בהם הירי המוקדם לעבר הבית, הירי לעבר השוטרים, החזקת שלושה תתי מקלע מאולתרים מסוג "קרלו" שאותרו במהלך חיפוש של השוטרים (שאחד מהם ששימש באירוע הירי לעבר כוח המשטרה), הסגרת תת מקלע מאולתר נוסף שאותר בחצר ביתו של החשוד, שלושה אירועי ירי שביצעו בעבר וכן הצתת רכב.
לאחר שמעצרם של החשודים הוארך מעת לעת בבית משפט השלום בפתח תקווה, ביום חמישי האחרון הוגשה נגד החשודים הצהרת תובע. בכוונת הפרקליטות להגיש נגדם כתבי אישום ובקשות מעצר עד לתום ההליכים המשפטיים נגדם. מעצרם של החשודים הוארך בחמישה ימים ועד היום.