İstiklal Caddesi üzerinde Pazar günü meydana gelen patlamanın ardından, İstanbul emniyeti hem saldırganların yakalanması hem de patlayıcının tespit edilmesi için çok yönlü araştırma başlattı. Saldırganlar Terörle Mücadele Şube Müdürlüğü tarafından kısa sürede yakalanırken, Bomba İmha ve İnceleme Şube Müdürlüğü ekipleri ise zaman ayarlı olduğu değerlendirilen bombanın parçalarını topladı. Ana maddesi TNT olan bombanın güçlenmesi için içine çivi, olta ucuna takılan kurşunlar ve metal parçalar konulduğunu belirleyen ekipler, olay yerinden topladıkları parçaları incelemeye başladı. O parçalara ait fotoğraflarda bombanın içeriğindeki TNT ve Nitro Selüloz parçaları da dikkat çekti.