จากนั้นตำรวจฝ่ายสืบสวน จึงได้ทำการตรวจสอบกล้องวงจรปิดบริเวณที่เกิดเหตุ และตามเส้นทางหลบหนี พบว่า คนร้ายเป็นชาย สวมเสื้อแขนยาวสีฟ้าอ่อน กางเกงขายาวสีกรม รองเผ้าใบสีเทา สวมแมสสีดำ ถุงพลาสติกสีขาว ซึ่งเป็นคนเดียวกับชายที่เข้ามาสอบถามข้อมูลทองคำที่ร้านเมื่อวันที่ 2 กันยายน เวลาประมาณ 19.00 น. ซึ่งคาดว่าน่าจะมาดูลาดเลา ตลอดจนความเคลื่อนไหว เพื่อก่อเหตุ ซึ่งหลังก่อเหตุ คนร้ายได้เดินหลบหนี มาตามเส้นทางถนนพระราม 4 มุ่งหน้า แยกกล้วยน้ำไท
ต่อมา ตำรวจฝ่ายสืบสวน ทำการตรวจสอบกล้องวงจรปิดตามเส้นทางที่คนร้ายหลบหนี เพื่อสืบสวนหาตัวคนร้ายเรื่อยมา จนกระทั่งพบว่า คนร้ายเดินเข้าโรงแรมดังกล่าว จากนั้นจึงนำกำลังไปตรวจสอบ พบผู้ต้องหาแสดงอาการท่าทีมีพิรุธตกใจ จึงควบคุมตัวไว้สอบสวน ตลอดจนยึดของกลางไว้ตรวจสอบ
จากการสอบสวน ผู้ต้องหา ยอมรับสารภาพว่า ได้ก่อเหตุจริง แต่สร้อยคอทองคำดังกล่าวได้นำ ไปจำนำที่โรงรับจำนำ ย่านกล้วยน้ำไท ส่วนสาเหตุที่ทำไปเพราะตนเองติดพนันออนไลน์ เป็นเหตุให้ค่าใช้จ่ายไม่เพียงพอ จึงก่อเหตุ ซึ่งก่อนก่อเหตุ ตนเองได้คิดวางแผนในการก่อเหตุมา 2 วัน จนกระทั่งวันที่ 3 กันยายน จึงตัดสินใจก่อเหตุดังกล่าว