עם קבלת הדיווח על החיסול הדרמטי, כוחות גדולים של המשטרה פתחו בחקירה ואיסוף ראיות וממצאים במטרה להגיע לזהות החשודים שנמלטו מהמקום לאחר החיסול.
בתום הערכת מצב שנערכה במשטרה זמן קצר לאחר המקרה, החקירה הוטלה על מרחב לכיש של המחוז הדרומי, ולזירה הגיעו מפקד המרחב נצ"מ ברק מרדכי יחד עם פיקוד ושוטרי ימ"ר לכיש, שהמשיכו בחקירת המקרה בשיתוף פעולה עם שוטרי המחוזות מרכז ות"א.
במסגרת החקירה, הצליחו השוטרים להתחקות אחר זהותם של ארבעה חשודים שלפי החשד מעורבים באופן ישיר במקרה הרצח, ונפתח אחריהם מצוד נרחב שהתנהל משעות הערב והסתיים כאמור לפני זמן קצר, עם מעצרם של החשודים.
שלושה מהם נעצרו באזור גדרה בזמן שהיו ברכב על ידי שוטרי מרחב לכיש יחד עם יחידות מיוחדות של המשטרה, וחשוד נוסף נעצר לאחר שאותר בנמל התעופה בן גוריון. החשודים, תושבי המרכז בשנות ה-20, הובאו למשרדי ימ"ר לכיש, שם הם יחקרו בחשד לרצח.
התרעות פיקוד העורף