As investigações da Polícia Federal sobre o assalto começaram logo após o descobrimento do crime, em 8 de agosto de 2005. A primeira pista foi a identificação de José Marleudo, por meio de impressões digitais encontradas no local do crime.
No dia seguinte, 9 de agosto, os criminosos deram um passo em falso: a compra de 10 carros com o dinheiro do assalto.
Através dessa compra, a Polícia Federal chegou a José Charles Morais, o dono de uma transportadora – preso em Minas Gerais ao transportar 11 carros em um caminhão-cegonha.
Em 3 dos carros transportados, a polícia encontrou evidências do crime, incluindo R$ 6.000.000,00 do dinheiro roubado. A partir daí, a PF conseguiu desvendar a identidade dos outros envolvidos (veja abaixo o que aconteceu com cada um deles).