پس از مهار آتش مشخص شد که این حادثه عمدی بوده و بدین ترتیب تحقیقات از سوی مأموران اداره شانزدهم پلیس آگاهی پایتخت آغاز شد.

در نخستین بررسی‌ها صاحب خودرو که مرد میانسالی بود، گفت: من به خواستگار دخترم مشکوک هستم. این پسر جوان چند وقت پیش به خواستگاری دخترم آمد اما به خاطر اینکه کار مناسبی نداشت با ازدواج آنها مخالفت کردم. تصور می‌کنم برای انتقام‌گیری خودرو مرا آتش زده است.
با اظهارات مرد میانسال کارآگاهان به سراغ پسر جوان رفتند اما مشخص شد پژمان متواری شده است. در ادامه تحقیقات پسر جوان دستگیر شد و به آتش زدن خودرو پژو اعتراف کرد و گفت: در تلگرام با مهسا آشنا شدم. مدتی از این آشنایی نگذشته بود که پیشنهاد ازدواج به او دادم. مهسا به من علاقه‌مند بود و با این ازدواج موافقت کرد. اما پدرش مخالف این ازدواج بود و زمانی که به خواستگاری رفتم گفت حاضر نیست تحت هیچ شرایطی با ازدواج من و دخترش موافقت کند. من هم که از پدر مهسا کینه به دل گرفته بودم خودرو او را آتش زدم تا از او انتقام بگیرم.