पुलिस ने अदनान खान और खालिद के बारे में पता किया तो पता चला कि हिना ने फरवरी, 2015 में अदनान खान से लवमैरिज की थी. सबूत के तौर पर मैरिज सर्टिफिकेट भी पुलिस को मिल गया था. दोनों ने न सिर्फ शादी की थी, बल्कि रजिस्टर्ड भी कराया था. इस शादी से न हिना की मां खुश थीं और न अदनान के घर वाले. खालिद अदनान का दोस्त था.
पुलिस ने अदनान और खालिद के बारे में मुखबिरों से पता कराया तो पता चला कि वे मुंबई में हैं. पुलिस की एक टीम उन्हें पकड़ने के लिए मुंबई गई तो वे दोनों वहां नहीं मिले. पुलिस के पहुंचने से पहले ही वे वहां से भाग चुके थे. इसलिए पुलिस की टीम को खाली वापस आना पड़ा.
29 जुलाई, 2017 की सुबह थानाप्रभारी बृजेश द्विवेदी को अपने किसी मुखबिर से पता चला कि अदनान और खालिद रंगीलेछबीले मजार के पास घूमते देखे गए हैं. थानाप्रभारी पुलिस बल के साथ मजार पर पहुंच गए और उसे घेर लिया.
पुलिस से घिरा देख कर 3 युवक इधरउधर भागने लगे. उन में से 2 तो भाग गए, लेकिन एक पकड़ा गया. पता चला कि हट्टेकट्टे बदन वाला वह युवक अदनान खान है. उसे थाना कोखराज लाया गया, जहां पूछताछ में बड़ी आसानी से उस ने हिना की हत्या का अपना अपराध स्वीकार कर लिया.
अदनान के बताए अनुसार, उसी ने अपने 2 दोस्तों खालिद और विक्की के साथ मिल कर हिना की हत्या की थी. उस का कहना था कि उस के पास उस की हत्या के अलावा कोई दूसरा उपाय नहीं बचा था. ब्लैकमेल करकर के उस ने उस का जीना हराम कर दिया था. तंग आ कर उस ने गोली मार कर उस की हत्या कर दी थी. उस ने हिना तलरेजा की हत्या की जो कहानी सुनाई थी, वह इस प्रकार थी—
