凶行に及んだ後、犯人は凶器を所持したまま現場から逃走を図りました。現場周辺には入り組んだ路地や複数の逃走経路が存在するため、兵庫県警は即座に捜査本部を設置し、周辺の防犯カメラ映像の緊急リレー捜索と徹底した聞き込み捜査を開始しました。
当時の捜査状況において決定打となったのは、近隣店舗や街頭に設置されていた高精細防犯カメラの映像記録です。不審な動きを見せる人物の服装や逃走方向が即座に割り出され、広域にわたる緊急配備が敷かれました。事件発生から間もなく、現場から一定の距離を置いた場所で捜査員が特徴の一致する男を発見し職務質問を実施。所持品や着衣の付着物などの照合を経て、殺人容疑でのスピード逮捕に至りました。
