ماجرای این انفجار مرگبار به قاضی ساسان غلامی، بازپرس کشیک دادسرای امور جنایی تهران گزارش و دستور انجام تحقیقات در این‌باره صادر شد. آنطور که شواهد به‌دست آمده در صحنه نشان می‌داد، حادثه بر اثر انفجار مواد منفجره‌ای شبیه دینامیت که در کف یا صندوق عقب خودرو جاسازی شده رخ داده  بود.

یکی از شاهدان که راننده خودروی عبوری بود به مأموران گفت: من در حال عبور از خیابان بودم که جلوی چشمانم پژو‌پرشیا منفجر شد. موج انفجار از یک طرف و ترس و وحشتی که به جانم افتاد باعث شد خودروام از مسیر منحرف شود و با خودروی دیگری برخورد کند. دقیقا به‌خاطر دارم که درِ صندوق عقب پرشیا چندین متر به هوا پرتاب شد و راننده هم همان موقع جانش را از دست داد.

در ادامه تحقیقات معلوم شد که مقتول به نام فرهاد سال99 در پرونده قتل مسلحانه مردی که در یکی از شهرهای غربی کشور اتفاق افتاده بود دستگیر شده بود. او حدود 8ماه در بازداشت و قاتل اصلی به خارج از کشور گریخته بود. مقتول به‌تازگی موفق شده بود با سپردن وثیقه از زندان آزاد شود و پس از آن به تهران آمده بود که قربانی این حادثه شد. با این اطلاعات، تیم جنایی پایتخت به این نتیجه رسید که حادثه بمب‌گذاری در خودروی مقتول به ماجرای قتل مسلحانه‌ای که باعث شده بود او 8ماه در بازداشت باشد ارتباط دارد.

آنطور که بررسی‌ها نشان می‌داد قاتل مسلح به خواستگاری دختر مرد میانسال رفته بود اما وقتی با مخالفت پدر دختر مواجه شده بود، نقشه قتل او را کشیده بود. او سپس با همراهی دوستش  سراغ پدر دختر رفته و وی را به ضرب گلوله به قتل رسانده و پس از آن نیز از کشور گریخته بود. ماموران متوجه شدند در این جنایت فرد همراه خواستگار قاتل، فرهاد یعنی همان جوانی بود که به‌دلیل بمب‌گذاری در خودرواش به قتل رسید. فرهاد به‌عنوان متهم ردیف دوم پرونده بازداشت شد اما در بازجویی‌ها گفت که نقشی در جنایت مسلحانه نداشته است. او توضیح داد که روز حادثه همراه دوستش برای صحبت و پادرمیانی  سراغ مقتول رفته بود تا او را راضی به وصلت کنند اما وی به‌شدت مخالفت کرد. همین آغاز درگیری میان مرد میانسال و خواستگار دخترش شد. در نهایت جوان خواستگار با شلیک گلوله پدر دختر را به قتل رساند و قاچاقی از کشور گریخت. فرهاد پس از بیان این توضیحات درحالی‌که اظهار بی‌گناهی می‌کرد چند ماه در بازداشت بود تا اینکه با سپردن وثیقه آزاد شد. با این حال خانواده مقتول(مرد میانسال) نسبت به آزادی وی اعتراض کردند و اصرار داشتند که فرهاد در ماجرای قتل پدرشان نقش داشته و باید مجازات شود.

از سوی دیگر فرهاد پس از آزادی راهی پایتخت شد و این در حالی بود که خانواده مقتول (مرد میانسال) همچنان دست بردار نبودند و چندین‌بار او را تهدید به قتل کردند. سرانجام نیز یکی از پسرهای مقتول چند ماه قبل با تهیه اسلحه کلاشینکف راهی تهران شد تا با قتل فرهاد از او انتقام بگیرد، اما پلیس در بین راه خودروی وی را که با سرعت بالا در حال حرکت بود توقیف کرد و در بازرسی از ماشین وی اسلحه کشف و متهم بازداشت شد. به این ترتیب تلاش نخست خانواده مقتول (مرد میانسال) برای قتل فرهاد بی‌نتیجه ماند. از سوی دیگر پسر جوان به‌دلیل تهدیدهای مکرر خانواده مقتول جرأت نمی‌کرد پایش را از خانه بیرون بگذارد تا اینکه روز حادثه پس از 2 ماه که در خانه خود را حبس کرده بود تصمیم گرفت بیرون برود تا هم هوایی بخورد و هم  باک اتومبیلش را پر کند، اما همان روز بر اثر انفجار بمبی که در خودرواش جاسازی شده بود به قتل رسید.

دستگیری