با توجه به حساسیت موضوع، بلافاصله مورد آدم‌ربایی به اداره یازدهم پلیس آگاهی تهران بزرگ اعلام و هماهنگی‌های لازم قضایی با شعبه ششم بازپرسی دادسرای ناحیه 27 تهران انجام شد.
پدر سینا پس از حضور در اداره یازدهم پلیس آگاهی تهران بزرگ، در اظهارات خود به کارآگاهان گفت: ساعت 19:30 دقیقه پسرم به همراه دوستانش در حال بازگشت از باشگاه ورزشی به سمت منزل بوده که بنا بر اظهارات دوستانش، سه سرنشین یک دستگاه خودرو پرشیا نقره‌ای رنگ او را به زور سوار ماشین کرده و به سرعت از محل متواری شدند.
تنها پس از گذشت 12 ساعت از آغاز رسیدگی به پرونده در اداره یازدهم پلیس آگاهی تهران بزرگ، فرد ناشناسی با پدر سینا تماس گرفته و عنوان کرد که تنها به ازای دریافت 200 هزار دلار حاضر به آزادی سینا است و تهدید کرد که به هیچ وجه موضوع به پلیس اطلاع داده نشود.
در همان تحقیقات اولیه و با انجام اقدامات پلیسی ویژه و همکاری خوب خانواده سینا با کارآگاهان، هویت یکی از ربایندگان بنام «صمد . ب» 29 ساله شناسایی شد.
در تحقیقات از خانواده سینا مشخص شد که «صمد . ب» به واسطه اینکه تا چندی پیش و به مدت چند سال در طبقه دوم محل سکونت شاکی پرونده به عنوان مستأجر زندگی می‌کرده، اطلاعات کاملی از اعضای خانواده و همچنین وضعیت مالی شاکی پرونده دارد.
اقدامات جهت شناسایی محل سکونت صمد آغاز و در کمترین زمان، محل سکونت وی در همان شهرک ولی عصر شناسایی شد اما در تحقیقات بعدی مشخص شد که خانواده صمد در تاریخ اول بهمن با مراجعه به کلانتری 153 شهرک ولی عصر در خصوص فقدان وی اقدام به طرح شکایت کرده و پرونده‌ای جداگانه با موضوع فقدان در پایگاه پنجم پلیس آگاهی تهران بزرگ در حال رسیدگی است.
با توجه به اطلاعات به دست آمده در خصوص یکی از متهمین پرونده، کارآگاهان موفق به شناسایی محل تردد وی در محدوده سه راه آذری شدند اما به جهت شناسایی دیگر اعضای گروه آدم‌ربایان و به ویژه محل نگهداری نوجوان ربوده شده، کنترل نامحسوس صمد در دستور کار کارآگاهان قرار گرفت.
با انجام اقدامات گسترده پلیسی، محل نگهداری سینا در یکی از شهرهای ساحلی استان مازندران شناسایی و تیم ویژه کارآگاهان به این شهر اعزام شد.
با شناسایی محل نگداری سینا و اطمینان از سلامت وی، هویت یکی از اعضای گروه ربایندگان به نام «سعید . خ» 22 ساله و از اتباع افاغنه نیز شناسایی شد و همزمان، هویت سومین عضو گروه آدم ربایان به نام «وحید . ن» 18 ساله و از اتباع افاغنه نیز در تهران شناسایی شد.
با شناسایی تمامی اعضای گروه ربایندگان و اطمینان از سلامت سینا، 21 بهمن در ساعت 21:00 و در دو عملیات همزمان در تهران و شمال کشور، «صمد» و «وحید» در جاده دماوند سوار بر یک دستگاه خودرو پژو پرسیا نقره‌ای رنگ متعلق به متهم اصلی پرونده و «سعید . خ» نیز در در محل نگهداری سینا واقع در یک ویلای استیجاری دستگیر شدند و سینا هم به سلامت آزاد شد.
سرهنگ عباسعلی محمدیان، رئیس پلیس آگاهی تهران بزرگ اظهار داشت: متهم اصلی پرونده به طراحی آدم ربایی اعتراف و انگیزه خود را صرفا مالی عنوان کرده است.
وی با اشاره به عملکرد پلیس آگاهی تهران بزرگ در مبارزه با آدم ربایی گفت: با پیش بینی امکانات ویژه پلیسی و همچنین آموزش تیم‌های ویژه مبارزه با آدم ربایی در پلیس آگاهی تهران بزرگ، در طول 5 سال گذشته تمامی پرونده‌های مرتبط با موضوع آدم ربایی در سطح شهر تهران بزرگ بدون پرداخت حتی یک ریال به ربایندگان کشف، افراد ربوده شده آزاد و متهمین دستگیر شده اند.
رئیس پلیس آگاهی تهران بزرگ خاطرنشان کرد: با توجه به اعتراف صریح هر سه متهم پرونده به مشارکت در آدم ربایی، قرار بازداشت موقت از سوی مقام قضایی صادر و هر سه متهم جهت انجام تحقیقات تکمیلی در اختیار اداره یازدهم مبارزه با آدم ربایی پلیس آگاهی تهران بزرگ قرار گرفتند.