שלושה חשודים, רן יחזקאל בן 23 מאור יהודה, רונן ירמיהו בן 23 מדימונה ודניאל ארונבייב בן 22 מרמת גן, נעצרו לחקירה בחשד לקשירת קשר לביצוע רצח בחולון לפני כחודש, נשיאת והחזקת נשק, שיבוש הליכי משפט והשמדת ראייה. עם סיום חקירתם, הועבר התיק בעניינם לפרקליטות לצורך הגשת כתב אישום ובקשה למעצר עד תום ההליכים.
על פי החשד, המשטרה הצליחה לעצור את החולייה העבריינית, שעה שהייתה בעיצומו של מהלך ביצוע התנקשות, במסגרת מאבקי ארגוני פשיעה. בתחקור שביצעו שוטרי הסיור של מרחב איילון מול החשודים, שישבו ברכב חשוד, הם התקשו להסביר את פשר מעשיהם במקום. אל המקום הוזעקו כוחות נוספים ממרחב איילון וצוותים מבצעיים של ימ"ר ת"א, ובאמתחתם נמצאו חממישה טלפונים "מבצעיים" ללא בעלות.
בנוסף, מול רכב החוליה מיקמו החשודים רכב נוסף גנוב, עם לוחיות מזויפות, ובתוכו קסדות וג'ריקן עם חומר דליק. בסריקות שערכו השוטרים התגלו בקרבת מקום שני אקדחים בשקית, עם מחסניות טעונות בכדורי 9 מ"מ.
מממצאי החקירה עלה כי החולייה עמדה בקשר עם חברי כנופייה אחרים שביצעו תצפית על יעד החיסול שזהותו לא ידועה, וכי ברכב בו ישבו התגלו גם כובעים, פריטי לבוש להחלפה ומספר זוגות נעליים.