12月8日，暴力袭击事件两天后，新京报记者在事发现场看到，检查站像刚刚经历过一场龙卷风一样，一片狼藉。停在房子外的11辆车，大部分都被强行推进房子，和倒下来的活动板房埋在一起。
马莲井检查站一位工作人员介绍，该站内外原本设置有14个摄像头，但因为停电，监控设备并未记下犯罪过程。他怀疑袭击者预谋已久，因为对方看起来对检查站非常熟悉，他们不仅清楚知道检查站每个值守人员的住处，而且还知道哪些地方不能随便破坏，比如有触电或者爆炸风险的锅炉房、太阳能帆板以及放有液化气瓶的厨房，整个检查站除了这三处外，其余部分均被夷为平地。
额济纳旗警方将此案定性为“重大刑事案件”。
内蒙古警方调取的距离事发地约20公里的一处监控显示，12月6日凌晨两点零五分，由两辆铲车和大约七八辆小车组成的疑似作案车队从甘肃金塔方向经过此地。3个多小时后，这支车队原路返回，跟作案时间相吻合。
警方很快锁定一名犯罪嫌疑人。“他是一名内鬼”，一位知情者介绍说，在检查站先前的监控中，警方发现，这位前来值班的嫌疑人，拿着手机在检查站内到处拍，并将图片发送给了外界。
12月8日，两名犯罪嫌疑人到甘肃金塔县公安局自首，两人分别是金塔县双湾村支部书记和村主任。
甘肃金塔县双湾村距离事发地直线距离大约5公里多。12月9日，额济纳旗公安局政工办主任杨欣介绍，最先归案的3名犯罪嫌疑人都是甘肃金塔县人，其中一人还有犯罪前科。
8日当天，额济纳旗公安局发布了“关于敦促‘12·6’暴力袭击案涉案人员投案自首公告”。称在本公告发布之日起至2015年12月31日前投案自首的，予以从宽处理，从轻或减轻处罚。
12月14日，金塔县公安局副局长刘红民介绍，该局已抓获9名主要犯罪嫌疑人，其中包括双湾村村支部书记和村主任，初步查清涉案人员30余人，“并不是内蒙古警方说的，有百余人涉案”。
