לאחר שבמשטרה פתחו בחקירה, החשוד אותר בבית מלון בירושלים ונעצר על ידי השוטרים. עלה כי הרקע למעשים הינו פלילי, ובחקירה ציין החשוד כי בנסיבות אישיות ומאחר ואינו מרוצה מהרב יוסף וגם לא מבעל הבית - שגם את ביתו הצית, הוא החליט לנקום בשניים. יש לציין שמבדיקה שערכו חוקרי המשטרה, הן לא הרב וגם לא בעל הבית מכירים את החשוד. בהמשך החקירה, בוצע חיפוש בביתו, במהלכו נמצאו חומרי בעירה, ספריי ריסוס ופריטים נוספים הקושרים אותו החשוד למעשים, והם נתפסו על ידי המשטרה.
מעצרו של החשוד הוארך בבית המשפט מעת לעת, תוך שנאסר פרסום פרטיו או כל פרט העלול לחשוף את זהותו. עם סיום החקירה בימים אלו וגיבוש תשתית ראייתית נגד החשוד, הוגשה הצהרת תובע מטעם פרקליטות מחוז ירושלים.
מנהלי החקירה הם חוקרי תחנת לב הבירה במחוז ירושלים בשיתוף השב"כ. ביום ה-8.6.25 עם קבלת הדיווח אודות מקרה הצתה בתוך בית הכנסת של הרב יוסף, הצתת מבנה סמוך וריסוס כתובת הגרפטי הגיעו למקום שוטרי תחנת לב הבירה והזיהוי הפלילי של מחוז ירושלים אספו עדויות וממצאים תוך שימוש באמצעים טכנולוגיים מתקדמים, זאת במסגרת חקירה שנפתחה.
במקביל פעלו צוותים של כבאות והצלה לכיבוי השריפה , ובחינה של חוקר דליקות קבעה חד משמעית כי מדובר בהצתה מכוונת. מה גם שסרטון שהופץ ברשת החברתית תיעד חשוד , שחדר לתוך בית הכנסת , הגיע עד למושבו של הרב הראשי לשעבר, שפך חומר דליק והצית את המקום.
התרעות פיקוד העורף