हमले के बाद संजलि ने अपने बयान में कहा कि हमलावर लाल रंग की बाइक पर सवार थे और दोनों ने हेलमेट पहना था। इसके अलावा बयान में उसने कुछ दिनों पहले विवेक से झगड़ा होने की बात कही।
संजलि की मौत के बाद एसएसपी अमित पाठक योगेश के घर तलाशी लेने खुद पहुंचे। इस दौरान उन्हें लैटर मिले। इनको लेकर जब वह योगेश के घर से बाहर निकले तब यह काफी हद तक साफ हो गया था कि योगेश की इस मामले में भूमिका संदिग्ध है।
इसके बाद पुलिस ने योगेश का मोबाइल जब्त कर लिया। योगेश के मोबाइल में एक मैसेज मिला जिसमें संजलि ने योगेश से पूछा था कि क्या तुमने ही पापा पर हमला किया था? बता दें कि जिस जगह संजलि को जलाया गया 23 नवंबर को उस स्थान से करीब 100 मीटर की दूरी पर संजलि के पिता हरेंद्र पर हमला हुआ था।
पुलिस ने संजलि के तहेरे भाई योगेश को पूछताछ के लिए बुलाया, लेकिन वो नहीं पहुंचा। 20 दिसंबर को योगेश ने जहर खाकर आत्महत्या कर ली। इससे ये गुत्थी और उलझ गई। 21 दिसंबर को पुलिस को एक चश्मदीद ने बताया कि लाल नहीं काले रंग की बाइक पर आरोपी थे। आरोपी संजलि से कुछ दूरी पर चल रहे थे। दोनों ने हेलमेट पहना था। फिर वे बाइक संजलि की बराबरी पर ले आये। इस बीच उनकी संजलि से कुछ बातचीत हुई। फिर थोड़ी देर में उन्होंने संजलि पर पेट्रोल डालकर आग लगा दी। चश्मदीद के बयान ने इस गुत्थी को और उलझा दिया क्योंकि संजलि ने बाइक लाल रंग की बताई थी और चश्मदीद ने काले रंग की।
हत्याकांड के खुलासे के लिए पुलिस कई पहलुओं से जांच कर रही थी। जांच के दौरान पुलिस के हाथ कई सबूत लगे। हर सबूत को पुलिस ने बारीकी से टटोला। 500 से अधिक मोबाइल की कॉल डिटेल खंगाली गई। नजदीकी 250 गांवों में पड़ताल की गई। इस केस में 12 टीमें दिन-रात काम कर रही थीं।
पुलिस ने लाइटर पर फिंगर प्रिंट लिए। योगेश के दो रिश्तेदार विजय और आकाश को भी गिरफ्तार किया। पूछताछ में उन्होंने कबूल किया कि किस तरह योगेश ने ही वारदात को अंजाम दिया। खुलासे में मालूम पड़ा कि सफेद रंग की अपाचे से वारदात को अंजाम दिया गया। वारदात के दौरान योगेश और आकाश एक बाइक पर थे। जबकि विजय दूसरी बाइक पर था। तीनों ने हेलमेट पहन रखा था, ताकि संजलि पहचान न सके। गिरफ्तार आरोपितों ने बताया कि योगेश संजलि का चेहरा तेजाब से झुलसाना चाहता था। लेकिन तेजाब मिला नहीं। इसके बाद योगेश ने बाइक से पेट्रोल निकालकर सरेराह संजलि पर डाला। और लाइटर से आग लगा दी। गिरफ्तार आरोपियों ने बताया कि योगेश को अंदाजा नहीं था, कि आग इतनी भड़क जाएगी और संजलि की मौत हो जाएगी। वारदात को अंजाम देने के बाद योगेश ने साक्ष्य मिटाने के लिए अपने कपड़े और पेट्रोल के डिब्बे को आग लगा दी थी। 25 दिसंबर को एसएसपी अमित पाठक ने प्रेस कॉन्फ्रेंस का पूरे मामले का खुलासा किया।