הבוקר (שלישי) עם קבלת הדיווח אודות המקרה, שוטרי תחנת חברון ממרחב יהודה, כוחות צה"ל וכוחות נוספים הוזעקו לכפר סמוע כדי לחקור מה גרם לשריפה בדיר הכבשים ולמותם של בעלי החיים במקום. חוקרי הזיהוי הפלילי של מחוז ש"י יחד עם חוקר שריפות של כב"ה, שהו בזירה והחלו בחקירת נסיבות התרחשותה, זאת לצד איסוף ממצאים שונים.
כבר בשלב הראשוני של החקירה עלה חשד לפיו מדובר בכשל חשמלי שהוביל לשריפה, אלא שבעלי דיר הכבשים טענו תחילה כי הדיר לא מחובר כלל לרשת החשמל - ובכך ניסו להעלים מהחוקרים את החשד לאירוע שריפה שנגרם כתוצאה מכשל חשמל במקום. במשטרה המשיכו בחקירה ובמהלכה נחשף כי כבל הזנת החשמל הראשי נותק זמן קצר לאחר מכן - במטרה לשבש את ההגעה של החוקרים לחקר האמת ובכך בעצם לשבש ראיות.
על פי ממצאי החקירה המשולבת שהתחזקו כאמור השריפה החל בעקבות כשל חשמלי שגרם להתלקחות ברזנט שסוכך על הדיר וממנו התפשטה האש ופגעה בבעלי החיים במקום.