Il ragazzo, ancora sotto shock dopo aver subito le violenze e la rapina, ha raccontato l'accaduto al padre, che ha subito chiamato la polizia. Le indagini sono iniziate subito dopo la chiamata di emergenza alla sala operatoria di via di San Vitale. Grazie alla geolocalizzazione dello smartphone, che era stato trafugato al minore, gli inquirenti hanno organizzato un inseguimento per tutta la città, fino a quando non sono riusciti a localizzare i due aggressori. Gli agenti delle Questure del Viminale e di Sant'Ippolito hanno arrestato poche ore dopo due cittadini tunisini di 17 e 18 anni in via dell'Amba Aradam a San Giovanni con l'accusa di violenza sessuale e rapina aggravata.
La zona in cui sono avvenuti gli atti di violenza, che si trova nei pressi del comune di San Basilio, era già stata in passato teatro di atti criminali legati a delinquenti rapaci con un alto numero di furti, rapine e bande di bambini che si aggirano per il la zona. I consigli di quartiere, infatti, da tempo denunciano lo stato di abbandono e decadenza del quartiere dove c'è poca presenza della polizia e l'illegalità dilaga.