والدین فاطمه که به شدت ترسیده بودند در تماس با مرکز فوریت‌های پلیسی ۱۱۰ ماموران را در جریان قرار دادند. ساعتی بعد تیمی از کارآگاهان ویژه مبارزه با قتل پلیس آگاهی به آپارتمان موردنظر در خیابان آیت‌الله کاشانی رفتند و تحقیق درباره مرگ مشکوک فاطمه و مهدی را آغاز کردند. بررسی‌های انجام‌شده توسط عوامل تشخیص هویت و تیم پزشکی قانونی فاش کرد چند روزی از زمان مرگ این مادر و فرزند گذشته است.
در تحقیقات انجام‌شده از والدین فاطمه، آنها درخصوص نحوه کشف جسد دختر و نوه خود به کارآگاهان گفتند: «چند روزی بود که از فاطمه و فرزندانش اطلاعی نداشتیم و حتی کسی پاسخگوی تماس‌های تلفنی ما نبود، به همین علت و برای سرکشی و اطمینان از سلامت فاطمه و فرزندانش، به خانه آنها آمدیم اما کسی در خانه را برای ما باز نکرد. در حالی‌که بسیار نگران شده بودیم، با کمک کلیدساز در را باز کردیم و زمانی که وارد خانه شدیم جسد فاطمه و پسرش را در داخل اتاق خواب پیدا کردیم.»
کارآگاهان در ادامه رسیدگی به این پرونده اطلاع پیدا کردند فاطمه مشکلات شدید روحی و روانی داشته و چندین بار نیز برای درمان، در مراکز درمانی تحت مراقبت‌های پزشکی قرار گرفته و بعد از آن نیز تحت نظر پزشک متخصص قرار داشت. این زن ۲۹ساله بنا بر نظریه پزشک معالجش دچار نوعی بدبینی بسیار شدید نسبت به اطرافیان خود، حتی پدر و مادر و همسرش بود و به هیچ عنوان حاضر به زندگی با آنها نبود و به همین علت پدر، مادر و همسرش با خرید خانه‌ای در منطقه آیت‌الله کاشانی شرایطی را فراهم کردند تا این زن همراه دو فرزندش زندگی کند. جسد یکی از بچه‌های فاطمه کنار خود او پیدا شده اما از دختر بزرگش به نام ریحانه که آن زمان ۱۳ سال داشت، هیچ اثری نبود.
در ادامه رسیدگی به این پرونده با توجه به ناپدید شدن ریحانه، پرونده جداگانه دیگری تشکیل شد. کارآگاهان با وجود انجام تحقیقات از تمامی مراکز درمانی، مراکز بهزیستی و کلانتری‌های سطح شهر تهران و حتی پزشکی قانونی هیچ‌گونه اثر یا نشانه‌ای از سرنوشت ریحانه به دست نیاوردند و از همان زمان ماجرای ناپدید شدن این دختر و همچنین علت مرگ مادر و برادر او در هاله‌ای از ابهام قرار دارد.
سرهنگ آریا حاجی‌زاده، معاون مبارزه با جرایم جنایی پلیس آگاهی تهران با تایید این خبر گفت: «تحقیقات درخصوص سرنوشت اعضای این خانواده در دو پرونده جداگانه و با موضوعات فوت مشکوک و فقدانی در حال رسیدگی است.»
وی افزود: «با وجود تحقیقات فراگیر صورت‌گرفته از سوی کارآگاهان تاکنون هیچ‌گونه اطلاعات قابل بهره‌برداری درخصوص مشخص شدن سرنوشت یا محل زندگی ریحانه به دست نیامده است بنابراین به منظور مشخص شدن سرنوشت این دختر مجوز انتشار تصویر وی از سوی مقام قضایی صادر شده است و از افرادی که موفق به شناسایی تصویر او شده‌اند و اطلاعاتی درخصوص محل سکونت، تردد یا سرنوشت وی دارند، درخواست می‌شود اطلاعات خود را در اختیار اداره یازدهم پلیس آگاهی تهران بزرگ قرار دهند.»
