Śledztwo Pierwsze zawiadomienie o przestępstwie nastąpiło o 18:32, a pierwsze radiowozy pojawiły się na miejscu sześć minut później. W tym czasie zarządzono blokadę dróg wyjazdowych z Warszawy. Sprawę rozpatrywała warszawska milicja (kryptonim P-64). Sporządzono portrety pamięciowe sprawców, a także manekiny z papier-mâché, zdaniem świadków zdarzenia – bardzo dokładne. Rysopisy były podobne do sprawców poprzednich napadów, w których nie wykryto sprawców: w latach 1957 (napad na kasjerkę) i 1959 (zabójstwo milicjanta i napad na pocztę). Łuski zebrane na miejscu zdarzenia (kalibru 7.62 z dwóch pistoletów: PW wz. 33) również wskazywały na tych samych sprawców. W ciągu kilkunastu dni milicja sprawdziła 10 500 warszawiaków. Nad sprawą pracowali oficerowie dochodzeniowo-śledczy zebrani z całej Polski. Mimo ogromnego rozmachu śledztwa sprawców przestępstwa nigdy nie schwytano.
Na początku 2019 do prokuratury, po ponad 54 latach od zdarzenia, zgłosił się jego nieznany wcześniej świadek. Prokuratura odmówiła wszczęcia postępowania ze względu na przedawnienie się karalności przestępstwa.