המשטרה פתחה בחקירה עם קבלת דיווח בדבר חשד לאונס תושבת תל אביב, בשנות ה-20 לחייה, מחוץ למועדון בעיר, ככל הנראה ע"י חשוד שיצא מהמקום. עפ"י החשד, תושב המרכז בשנות ה-20 לחייו יצא מהמועדון ומשך את הקורבן אל סמטה צדדית, כאשר ניסה לבצע בה את זממו בכוח ולאחר מכן נמלט מהמקום.
בתוך כך, שוטרי תחנת שרת שהגיעו למקום מייד עם קבלת הדיווח החלו בביצוע פעולות חקירה מהירות ואיסוף מצלמות אבטחה לצד סריקות בשטח במהלכן איתרו את החשוד מסתתר בגינה סמוכה ועצרו אותו לחקירה בתחנה בסיומה נכלא. בהתאם לצרכי החקירה וממצאיה נעתר בית משפט השלום בת"א לבקשת המשטרה והאריך את מעצרו עד לתאריך 5.7.21 (מחר).
