با توجه به آثار و دلایل بدست آمده از محل کشف جسد که نشان از ارتکاب جنایت داشت، بلافاصله موضوع به قاضی کشیک ویژه قتل و پلیس آگاهی اعلام شد و با حضور قاضی کشیک ویژه قتل، تیم بررسی صحنه جرم اداره دهم، عوامل تشخیص هویت و پزشکی قانونی در محل کشف جسد، پرونده مقدماتی با موضوع قتل عمد تشکیل و به دستور بازپرس شعبه اول دادسرای امور جنایی، پرونده برای رسیدگی تخصصی در اختیار اداره دهم پلیس آگاهی تهران بزرگ قرار گرفت.
با آغاز رسیدگی به پرونده، کارآگاهان در اولین مرحله از تحقیقات خود با توجه به شواهد بدست آمده که نشان از اعتیاد مقتوله به مصرف موادمخدر داشت، اقدام به بررسی سوابق متهمان زن سابقه‌دار پرداخته و نهایتاً موفق به شناسایی هویت مقتوله شدند که پیش از این در سال 1386 به اتهام مصرف و نگهداری موادمخدر دستگیر و روانه زندان شده بود.
با شناسایی هویت مقتوله، کارآگاهان با مراجعه به محل سکونت اعضای خانواده مقتوله در جنوب تهران و انجام تحقیقات از آنها اطلاع پیدا کردند که مقتوله از سال‌ها قبل و به واسطه اعتیاد به مصرف موادمخدر و پس از مرگ مادرش، از خانواده خود جدا شده و طی این مدت نیز هیچ کدام از اعضای خانواده اطلاعی از وی نداشته‌اند.
در ادامه رسیدگی به پرونده، کارآگاهان اداره دهم موفق به شناسایی یکی از دوستان مقتوله شدند که در تحقیقات از این شخص، کارآگاهان اطلاع پیدا کردند که مقتوله از حدود دو ماه پیش با مرد جوانی به نام مهدی که او نیز همانند مقتوله به مصرف موادمخدر اعتیاد دارد، آشنا و با هدف تأمین هزینه مواد مصرفی خود، این مدت را با وی سپری کرده است.
با شناسایی مهدی و در ادامه تحقیقات، کارآگاهان موفق به شناسایی هویت دقیق مهدی به نام محمدعلی 31 ساله شدند و در ادامه وی را در روز 17 بهمن در منطقه گمرک ـ خیابان هلال احمر دستگیر کردند.
با دستگیری محمدعلی، وی در تحقیقات اولیه منکر هرگونه ارتکاب جنایت شده اما در ادامه و با توجه به دلایل و مدارک ارائه شده از سوی کارآگاهان، به ناچار لب به اعتراف گشود و به ارتکاب جنایت اعتراف کرد.
وی به کارآگاهان گفت: از حدود دو ماه پیش و به واسطه مصرف موادمخدر، با مقتوله آشنا شدم؛ طی این مدت ارتباط ما با یکدیگر بسیار زیاد شد بگونه‌ای که به واسطه مصرف شیشه، بیشتر اوقات را با یکدیگر سپری می‌کردیم تا اینکه پس از گذشت این مدت، تصمیم به ترک مصرف مواد گرفته و قصد داشتم تا ارتباط خود با مقتوله را نیز قطع کنم اما او به هیچ عنوان راضی به این کار نبود تا اینکه در روز جنایت با یکدیگر درگیر شدیم.
متهم در ادامه اعترافات خود و در تشریح نحوه ارتکاب جنایت، به کارآگاهان گفت: روز حادثه در حالیکه به همراه مقتوله در داخل ماشین نشسته بودیم، زمانیکه درخواست خود برای قطع ارتباط با مقتوله را مطرح کردم، ناگهان درگیری شدیدی میان ما دو نفر ایجاد شد به‌گونه‌ای که در یک لحظه مجبور شدم تا با چوب دستی زیر صندلی راننده ضربه‌ای به سر مقتوله وارد کنم که همین ضربه باعث مرگ وی شد؛ در حالیکه بسیار ترسیده بودم ابتدا دست و پای مقتوله را بسته و پس از قرار دادن جسد در داخل ملحفه و پتو، جسد را به کوچه‌ای خلوت در محدوده بزرگراه اشرفی اصفهانی منتقل و در داخل پیاده رو رها و به سرعت از محل متواری شدم.
سرهنگ کارآگاه آریا حاجی زاده، معاون مبارزه با جرایم جنایی پلیس آگاهی تهران بزرگ، با اعلام این خبر گفت: با توجه به اعتراف صریح متهم به ارتکاب جنایت، قرار بازداشت موقت از سوی مقام قضایی صادر و متهم جهت انجام تحقیقات تکمیلی در اختیار اداره دهم ویژه قتل پلیس آگاهی تهران بزرگ قرار گرفته است.
