שלשום בבוקר התקבלה בדף הפייסבוק של המשטרה תלונה שלפיה אמו של הפעוט סיפרה לחברתה שהיא נפגעה במהלך מריבה. החברה החליטה לדווח על כך למשטרה. 

שוטרי תחנת כפר סבא הגיעו לבית המשפחה ברעננה, פרצו את הדלת, ומצאו בפנים את טלי האם כשעל גופה שריטות ולצדה הילדה בת השבע. לאחר חקירה הבינו השוטרים כי בסביבות 5:00 לפנות בוקר אילן עזב את הבית אחרי ויכוחים קשים עם אשתו, לא לפני שדקר אותה. הוא עזב את המקום עם הבן הפעוט.

בשעה 19:48 אתמול התקבל במשטרה דיווח על רכבת שפגעה באדם באזור תחנת בית יהושע. שוטרי רכב סיור של תחנת שדות שהוזעקו למקום מצאו את גופתו של האב אילן, ולאחר מכן הבחינו ברכב הפז'ו שלו במקום סמוך. כשהתקרבו לרכב זיהו השוטרים את הפעוט ללא רוח חיים. בחקירה התברר כי האב עצר את רכבו מטרים ספורים מהמסילה, טיפס על תלולית, עבר מעל גדר נמוכה, ואז קפץ לפסים רגע לפני שרכבת עברה במקום.

הלוויתו של אביתר הקטן נערכה הערב (שלישי)  בבית העלמין באשדוד