تحقیقات در رابطه با این جنایت فجیع و تکان‌دهنده از ساعت 6 صبح روز 18 دی‌ماه و زمانی آغاز شد که پلیس مشهد در جریان کشف 2 جسد قرار گرفت. کارآگاهان پس از دریافت این خبر بلافاصله خود را به منطقه «دروی» که اجساد در آنجا رها شده بود رساندند و با اجساد زن 40 ساله و دختر 16 ساله‌ای مواجه شدند.
در حالی که کشف این اجساد پلیس را در برابر جنایتی مرموز و پیچیده قرار داده بود ماموران که مشغول بازرسی در اطراف محل بودند حدود هزار متر دورتر از کشف پیکرهای بی‌ جان این زن و دختر، با 2 جسد دیگر متعلق به پسری جوان و مردی حدودا 40 ساله مواجه شدند.
کشف 4 جسد در فاصله‌ای نزدیک به هم حکایت از آن داشت که این قتل‌ها بی‌شک با یکدیگر در ارتباط هستند، اما آنچه که این معما را پیچیده‌تر کرده، این بود که در لباس هیچ کدام از مقتولان اوراق شناسایی وجود نداشت.
پلیس که برای رازگشایی این جنایت دلخراش در نخستین گام باید هویت مقتولان را فاش می‌کرد تحقیقات خود را روی تنها سرنخ موجود متمرکز کرد. این سرنخ چیزی نبود جز یک پای مصنوعی که به مرد مقتول تعلق داشت. کارآگاهان پس از معطوف کردن کاوش‌های خود روی این شاخه پلیسی سرانجام توانستند هویت این مرد را فاش کنند.
با افشای هویت مرد 40 ساله ارتباط 4 جنایت با یکدیگر نیز فاش و مشخص شد همه آنها اعضای یک خانواده هستند.
پلیس که گام به گام تحقیقات خود را پیرامون این جنایت تکاندهنده پیش می‌برد اینبار متوجه شد از پسر بزرگ این خانواده که یک جوان 23 ساله است خبری نیست. به همین دلیل نام وی به عنوان مظنون اصلی در فهرست کارآگاهان ثبت شد و ماموران اینبار درصدد برآمدند تا به هر طریق که شده این پسر جوان را دستگیر کنند.
این مرحله از عملیات ویژه پلیس جنایی مشهد نیز سرانجام به ثمر نشست و پسر بزرگ خانواده دستگیر و به اداره آگاهی منتقل شد.
این جوان هنگامی که در برابر ماموران قرار گرفت، اتهام خود را انکار کرد و گفت: من در جریان مرگ اعضای خانواده‌ام قرار نداشتم و اصلا نمی‌دانم چه کسی آنها را کشته است.
کارآگاهان که در طی مسیر تحقیقات اطمینان یافته بودند، این جوان راز قتل عام اعضای خانواده‌اش را می‌داند با وجود انکارهای اولیه وی بازجویی‌های فنی – پلیسی خود را از او ادامه دادند تا این که سرانجام پسر 23 ساله ادعای تازه‌ای را مطرح کرد.
او در اعترافات تازه‌اش گفت: من در قتل عام اعضای خانواده‌ام هیچ نقشی نداشتم، اما می‌دانم که یکی از دوستانم آنها را کشته است.
پس از اعترافات این جوان، کارآگاهان بلافاصله دوست 24 ساله او را به دام انداختند، اما این متهم نیز منکر قتل شد.
وی که 2 سابقه کیفری در زمینه مشروبات الکلی و فروش سی‌دی غیرمجاز دارد پس از انتقال به اداره آگاهی راز قتل عام بی‌رحمانه 4 عضو این خانواده را فاش کرد و گفت: این جنایت کار پسر بزرگ خانواده است و من در این جنایت فقط به او کمک کردم.
به این ترتیب پسر بزرگ خانواده بار دیگر تحت بازجویی قرار گرفت و اینبار در حالی که خودش را در بن‌بست می‌دید لب به اعتراف گشود.
او گفت: من از مدت‌ها قبل با خانواده‌ام اختلاف داشتم و این اختلاف‌ها به حدی شدت گرفته بود که تصمیم گرفتم آنها را بکشم. برای همین موضوع را با دوستم در میان گذاشتم و او پذیرفت در این جنایت با من همکاری کند.
وی در ادامه افزود: «سرانجام روز حادثه من با کارد و میله آهنی مادر، پدر، خواهر و برادرم را به قتل رساندم و جسدشان را به منطقه دروی منتقل کردیم.»
پس از اعترافات تکاندهنده این جوان، وی و همدستش در حالی که کاملا خونسرد بودند صحنه جنایت دلخراش خود را نیز بازسازی کردند و پرونده آنها برای تکمیل تحقیقات در اختیار مراجع قضائی قرار گرفت.