וולקוב הפריד בין השניים, וחסם את מזרחי בגופו, כשידיו פשוטות לצדדים כדי להראות כי אינו חמוש. בשלב זה הוציא מזרחי חפץ חד, ודקר את וולקוב בחזה - ונמלט מהמקום.
ימים לאחר הרצח, פורסם ב"מעריב" כי במשטרה תפסו מדובר בהודעות קוליות, בהן נשמע מזרחי כשהוא מדבר על הרצח. בנוסף, טרם מעצרו של מזרחי בביתו, עצרה המשטרה שני גברים שיצאו מביתו כשהם רכובים על אופנועים. השניים תושבי יפו, הובאו לתחנת המשטרה לחקירה ויחד איתם הובא גם חשוד נוסף הקשור לסיוע שלאחר מעשה.
במהלך חקירתם, חשף אחד החשודים בפני החוקרים, כי מזרחי יצר עמו קשר, התוודה בפניו שהוא ביצע את הרצח, וביקש ממנו סיוע בהעלמת האופנוע עליו רכב. הפרטים הללו מהווים חיזוק משמעותי לראיות שבידי המשטרה, והשופטת סיגל דומניץ סומך, אף ציינה בהחלטתה כי "קיים חשש סביר נגד החשוד לביצוע העבירות המיוחסות לו. החשש משיבוש מהלכי החקירה הוא שמביא לעילה למעצרו".
התרעות פיקוד העורף