Ao receber o relatório, os investigadores da estação abriram imediatamente uma investigação, durante a qual os pais do bebé foram detidos sob suspeita de envolvimento nas lesões. Dois dias depois, a morte do bebé foi declarada no hospital. Uma equipa especial de investigação estabelecida na estação de Dimona, sob a orientação do Comandante do Distrito de Rotem, Superintendente Shai Shlomo, realizou uma investigação complexa, que incluiu a recolha de achados e provas, juntamente com a recolha de depoimentos, que levaram à formação de uma base probatória contra o pai do bebé. A detenção do suspeito (Dimona, 30 anos) foi prorrogada de tempos a tempos e, na conclusão da investigação, foi apresentada uma declaração de acusação pelo Ministério Público do Distrito Sul sobre a intenção de apresentar uma acusação contra ele e um pedido de detenção até ao final do processo.