İhbar üzerine olay yerine giden ekipler Bayır'ın hayatını kaybettiğini belirledi. Olayla ilgili geniş çaplı soruşturma yürüten jandarma ekipleri; İlender İlter, kardeşi Ömer İlter ve garson Ünal Karakülah'ı gözaltına alıp sorguya çekti. İlter kardeşler ve Karakülah, hapse gönderildi. İşletmedeki delillerin yok edilmesi için her yerin temizletildiği tespit edildi. İstihbarat ekipleri ayrıca karanlık odada özel ışık sistemi filtre ile görünür hale getirilen parmak izleri sayesinde şüphelileri belirledi. Muğla Adli Tıp Şube Müdürlüğü'nce hazırlanan raporda, Zehra Bayır'ın ölümünün, başına sert cisimle vurulmasından kaynaklandığı belirtildi. Otopsi raporunda ayrıca Bayır'ın baskı sonucu kaburga kemiklerinin kırıldığı bilgisi yer aldı.