חקירת האירוע הוטלה על צוות חקירה מיוחד במשטרת ישראל שאיתר, יום לאחר מציאת הגופה, יחידת דיור שנחשדה כזירת העבירה, ברחוב אחווה יעקב בפ"ת. החוקרים שהגיעו ליחידת הדיור מצאו כי עולה ממנה ריח חזק מאוד של חומרי ניקוי והתעורר חשד כי המקום שימש זירה לביצוע העבירות. עוד התברר מהחקירה, כי הדירה עברה ניקוי יסודי, כולל צביעה חלקית של הקירות, הוסרו מושבים מכיסאות ומזרן בדירה נמצא קרוע.
בחקירה מורכבת שכללה ניתוח ובדיקת מצלמות האבטחה בכל אזור זירת מציאת הגופה, זיהו החוקרים שני חשודים במעורבות באירוע, קרו גבוריאן בן 22 שנעצר ביום 29.1.19 ואלירן אסקיאס בן 23 שנעצר ביום 1.2.19, שניהם תושבי פ"ת.
במצלמות האבטחה נצפה הקורבן נכנס ליחידת הדיור של קרו ובחלוף כשעתיים וחצי קרו יצא ממנה, ביחד עם אלירן ואדם נוסף והם מצולמים כשהם לוקחים את הקטנוע של הקורבן. בהמשך ובשעות הערב, קרו חזר לדירה עם החשודים הנוספים, כשאחד מהם נושא פח זבל וכולם עוזבים את הדירה לאחר כשעה.
חוקרי המשטרה הצליחו לאתר את מסלול נסיעתם של החשודים לאחר מותו של תורתי ומצאו כי למחרת האירוע, החשודים הגיעו לבית עסק ורכשו בו חומרי ניקוי. החשודים נכנסו ליחידת הדיור ולאחר כשעתיים עזבו אותה כשהם נושאים עימם שקיות אשפה גדולות.
בחקירה עלה כי בין הקורבן לבין החשודים התפתח וויכוח, במהלכו דקרו החשודים את הקורבן בסכין יפנית. בהמשך, גרר קרו את הקורבן למקלחת והמשיך לדקור אותו כשאלירן מצטרף אליו ודוקר את הקורבן, עד לשבירת הסכין. בהמשך, לקח אלירן בקבוק וודקה, שבר אותו ועם שבר הבקבוק החשודים המשיכו לדקור את הקורבן ואף חנקו אותו באמצעות בגד שלופף סביב צווארו. בהמשך, שוסף גרונו של הקורבן באמצעות שבר הבקבוק על ידי קרו, שיצא מהמקלחת, התיישב על המיטה ואמר: "גמרתי אותו".
החשודים נעצרו, כאמור, על ידי משטרת ישראל ומעצרם הוארך מעת לעת בבימ"ש השלום בפ"ת. ביום חמישי 21.3.19 הוגשה בעניינם של החשודים הצהרת תובע בדבר הכוונה להגיש נגדם כתב אישום ובקשת מעצר עד לתום ההליכים המשפטיים כנגדם.
התרעות פיקוד העורף