ראשיתה של החקירה עם קבלת תלונתו של גבר בתחנת מג'ד אל כרום, לפיה כלבה העונה לשם ללי, נגנבה מביתו בקרית אתא, והוא מבקש את עזרת המשטרה על מנת לאתרה ולהשיבה. בנוסף ציין הבעלים, כי הבחין בפירסום ב"פייסבוק" על מכירת כלבה דומה לשלו.
עם קבלת התלונה פתחו חוקרי משטרת ישראל בחקירה, תוך שימוש באמצעי חקירה שונים ובינהם אמצעים טכנולוגיים מתקדמים, אשר הביאה אותם תוך זמן קצר לאיתור זהותו של חשוד (16) תושב אחד הכפרים באזור הגליל. החשוד עוכב ונחקר ומהחקירה עלה, כי הוא מכר את הכלבה יומיים קודם תמורת 1,500 ש"ח.
עם ההתפתחות בחקירה, המשיכו החוקרים בחקירתם לאיתור מקום הימצאה של הכלבה ובפעילות מבצעית של בלשי התחנה אותרה הכלבה בעיר נהריה אצל הבעלים החדשים שרכשו אותה.
החוקרים יצרו קשר עם בעל הכלבה ודיווחו לו, כי היא נמצאת בטוחה בידיהם והוא מוזמן להגיע לתחנת המשטרה לקבלה. שם בהתרגשות גדולה קיבל חזרה לידיו את ללי והודה לשוטרים על חקירתם הזריזה ואיתורה.
