Śledztwo Gdy Denise Bulger wyszła ze sklepu mięsnego i nie zobaczyła syna, zaczęła go w panice szukać. Natychmiast zaalarmowała też ochronę obiektu, która wkrótce potem powiadomiła policję. Centrum handlowe zamknięto na noc. Policja zaczęła przeglądać zapisy z monitoringu. Z zapisów wynikało, że podczas gdy Denise szukała syna na parterze i na ulicy, był on z porywaczami na pierwszym piętrze i opuścił centrum innym wyjściem.
Natychmiast rozpoczęto poszukiwania. Przeszukiwano kanał, nieużytki i tereny kolejowe. Po mieście jeździły samochody, z których informowano o zaginionym dziecku przez megafony. W telewizji odtwarzano nagranie ze sklepowych kamer. Przepołowione przez pociąg ciało Jamesa Bulgera znaleziono 14 lutego.
Z policją skontaktowała się kobieta, która na nagraniu z monitoringu rozpoznała Jona Venablesa, o którym wiedziała, że w dniu zabójstwa planował wagary. Venablesa i Thompsona zatrzymano 18 lutego 1993 i przesłuchiwano. Dopiero po okazaniu dowodów przyznali się do porwania, a następnie zamordowania Jamesa Bulgera.