بعد از انتقال جسد به پزشكي قانوني، كارآگاهان دست به تحقيق زدند و برادر ميترا را به عنوان مظنون بازداشت كردند. او در بازجوييها اتهام خودش را انكار كرد و گفت نقشي در قتل دامادشان نداشته است. سياوش اما در بازجوييهاي فني به قتل آرش اقرار كرد و گفت: شوهر خواهرم مرد هوسراني بود. او هميشه زنان را به خانه ميآورد و با آنها رابطه برقرار ميكرد. خواهرم هميشه از اين ماجرا ناراحت بود. من بارها به آرش هشدار دادم و خواستم مراقب رفتارش باشد اما توجهي نكرد تا اينكه تصميم گرفتم او را تنبيه كنم. شب حادثه از خواهرم خواستم از خانه خارج شود و در را باز بگذارد. وقتي از خانه بيرون رفت همراه كارگر افغاني كه داشتم به خانهاش رفتم. چاقويي را كه از قبل تهيه كرده بودم به مرد افغاني دادم و خواستم به آرش ضربه بزند. او هم قبول كرد و آرش را به قتل رساند. بعد هم از خانه خارج شديم.
بعد از اقرارهاي مرد ميانسال مأموران، همسر مقتول و مرد افغان را بازداشت كردند. آنها در جريان بازجوييها حرفهاي سياوش را تأييد كردند. بعد از كامل شدن تحقيقات بازپرس قادر را به اتهام مباشرت و خواهر و برادر را به اتهام معاونت در قتل مجرم شناخت و پرونده براي رسيدگي روي ميز هيئت قضايي شعبه 71 دادگاه كيفري استان تهران قرار گرفت. در حالي كه اولياي دم پيش از جلسه محاكمه از قادر اعلام رضايت كرده بودند، متهمان در جلسه دادگاه، اظهارات اوليه خود را تكرار كردند. هيئت قضايي بعد از شور قادر را به ده سال حبس و دو سال تبعيد، سياوش را به هشت سال حبس و دو سال تبعيد و همسر مقتول را به پنج سال حبس محكوم كردند. رأي دادگاه پس از آن از سوي قضات شعبه 30 ديوان عالي كشور بررسي و رأي دادگاه تأييد شد.