מחקירת המשטרה ושירות הביטחון הכללי עולה כי ווילסון ולוגן זיהו את איאד פטאפטה וכיפאח גנימאת מתקרבים לעברן בעת שטיילו בהרי ירושלים בחודש דצמבר. ווילסון אמרה שיש לה תחושה לא טובה ביחס לשני הערבים וכשאחד משני המחבלים ביקש מים, הבנות לא רצחו לתת והתרחקו. מייד לאחר מכן התפתח במקום מאבק כשאיאד שלף סכין. ווילסון שלפה אולר שהיה בכיסה ודקרה את איאד.
עוד עולה כי במשך 20 דקות, שוחחו שני הפלשתינים עם שתי הנשים, שהבינו כי עומדים לרצוח אותן. ווילסון אף ניסתה לשכנע את הפלשתינים שהן לא יהודיות והציעה להם את רכבן. ווילסון אף אמרה ללוגן שתביים אירוע אפילפטי. המחבלים קשרו את שתי הנשים ודקרו אותן ווילסון העמידה פנים כמתה, לאחר שנדקרה פעמיים.
ממצאי דנ"א שהגלו בשטח מדקירתו של איאד פאטפטה סייעו בלכידתו ובלכידת שאר המעורבים ברצח. במהלך החקירה התברר כי אחד הנאשמים ברצח כריסטין לוגן, כיפאח גנימאת, יצא עם איברהים גנימאת, תושב צוריף בן 33 לגנוב רכב. כשהגיעו למנזר בית ג'אמל ליד בית שמש, ראו השניים את נטע שורק וחשבו שהיא גבר יהודי. כשהתקרבו ראו שמדובר באישה ובהחלטה של רגע, החליטו לרצוח אותה. הם דקרו אותה וחנקו אותה למוות.
בחקירתו, אמר כיפאח גנימאת שביצע גם פיגועים אחרים כנקמה על רצח פעיל חמאס מחמוד אל-מבחוח. ב-20 בפברואר 2010, דקר ענימאת זוג ישראלים בבית שמש ופצע אותם באורח קשה. בהמשך החודש הוא ניסה לבצע שני פיגועי ירי סמוך למחסום ג'בע, פעם על רכב ישראלי ופעם על סיור צבאי. בשני האירועים לא היו נפגעים.
