הרצח המזעזע בטולוז כלל לא היה קורה, אם הרוצח מוחמד מראח היה מצליח לרצוח את מטרתו הראשונה חייל צרפתי כך מדווח הבוקר (ראשון) עיתון ה"גרדיאן" הבריטי. על פי הדיווח, לפני שנורה למוות בדירתו בעת מאבק עם השוטרים, אמר להם מראח כי משלא הצליח לרצוח חייל, הוא "אילתר" וביצע את הפיגוע בו נהרגו הרב יונתן סנדלר, שני ילדיו גבריאל ואריה, והילדה מרים מונסונגו.
לדברי המשטרה, במהלך המצור על דירתו של מראח שנמשך כ-32 שעות, הוא סיפר לשוטרים כי לאחר שרצח את שלושת החיילים הצרפתיים שבוע לפני הרצח בבית הספר היהודי, הוא זיהה חייל צרפתי נוסף בטולוז, והחליט כי הוא יהיה המטרה הבאה שלו. הוא התכונן להרוג את החייל ביום שני בבוקר, אולם גילה כי החייל עזב את ביתו מוקדם מהצפוי. בהחלטה של הרגע, מראח סובב את הקטנוע שלו ופנה לעבר בית הספר היהודי, ירד ממנו והעמיד אותו בצד, ואז ירה מטווח אפס בילדים ובסנדלר.
במהלך המצור נודע לשוטרים גם כיצד הצליח מראח, ששמו נקשר לקבוצה המקושרת לאל-קאעדה, לשטות בחוקרים שעיכבו אותו לחקירה לאחר שביקר באפגניסטן ובפקיסטן בנובמבר האחרון. מראח טען כי נסע למדינות אלה לחופשה על מנת למצוא כלה, ואף הראה לחוקרים תמונות מ"חופשתו", על מנת לאמת את גרסתו. כששוחרר מהחקירה, החל מראח לאסוף ארסנל נשק בו השתמש לאחר מכן למסע ההרג. בין היתר, הוא אסף שלושה אקדחי קולט 45, עוזי ורובה ציד.
לפני המצור, הצליחו השוטרים לעצור את אחיו של מראח שדיון בהארכת מעצרו צפוי להתקיים היום. מחקירתו של האח, העצור עם אשתו ומתושאל בפריז, עולה כי ייתכן שהוא היה מעורב ברציחות שעשה אחיו. מקורות במטה המודיעין הפנימי של צרפת, שם נחקרים האח - עבד אל-קאדר מראח - ואשתו, יסמינה, אמרו כי האח הצהיר בחקירה כי הוא "גאה במסע הרצח שביצע אחיו".
לפי הדיווחים, עולה כי האח סייע לאחיו לגנוב את האופנוע ששימש למסעות הרצח, וייתכן שמחשב נייד או מכשיר טלפון נייד שנשא בכליו, אוכסנו סמוך לבית הספר "אוצר התורה" ביום הרצח. כמו כן, דווח כי ב-2010 הוא בא למצרים עם אחותו כדי ללמוד קוראן ושם הקצין את דעותיו והתקרב לזרמים קיצוניים. לא ברור אם בנוסף, כמו אחיו המחבל, הוא ערך מסעות אימונים בירי, ולפי שעה, הוא קושר את עצמו רק לגניבת האופנוע. בכמה כלי תקשורת, צוטט האח באומרו כי הוא "שמח" שאחיו מת עם נשק בידיים. החוקרים מעריכים כי הוא סיפק סיוע לוגיסטי לאחיו.
לפי דיווח ב"טלגרף", יסמינה מראח, אשת האח, אמרה לחוקריה כי היא לא ידעה על מעשי בעלה. העיתון הבריטי דיווח כי יסמינה, בת 30, אמרה ש"אם יתברר שבעלי הוא סלפי אלים - הרי שהוא הוליך אותי שולל, שכן מעולם לא חשדתי בדבר".
עוד על חקירת האירועים בטולוז:
גובר החשד: אחי המחבל סייע ברצח בבית הספר בטולוז
צפו: תיעוד ראשון מתוך הדירה בה התבצר המחבל מטולוז
מפקד הפשיטה בטולוז: "לא הייתי משנה במבצע דבר"