Olayın ardından önce Şişli Etfal Hastanesi'ne 6 saat sonra ise Adli Tıp Kurumu Morgu'na kaldırılan Dink'in cesedine burada otopsi yapıldı. Otopsi ön raporuna göre Dink'in başına iki mermi isabet etti. 2 santimetre aralıkla isabet eden 7.65 çapındaki mermi çekirdekleri Dink'in beynini parçaladı. Tabanca 1 metre mesafeden ateşlendi. Uzmanlara göre katil, son derece soğukkanlı: "Katil beş metreden daha uzak mesafede olsa, mermi çekirdeklerinin aynı bölgeye santimetre mesafeyle girmesi çok büyük bir rastlantı olurdu. Mermi silahtan çıktıktan sonra dönerek havada açı yaparak hareket eder. Dolayısıyla aynı bölgeye 2 santimetre mesafeyle girme ihtimali de zayıflar. Katil soğukkanlılıkla riski sıfıra indirerek 1 metre mesafeden silahını ateşlemiş."
