當接獲有關殘酷對待動物的舉報後，警方會先調派軍裝警務人員到現場了解情況。如有需要，現場警員會要求漁護署或愛協的人員到場提供專業意見及協助調查。愛協有一專責小隊24小時值班，並會因應警方要求在一小時內到現場提供專業意見和協助。
自2008年開始，警方已將所有殘酷對待動物案件交由刑事調查單位調查。刑事調查隊的人員受過專門訓練，具備足夠的經驗和調查技巧跟進該類案件。所有案件都由一名刑事偵緝總督察監督，以確保調查手法一致和達至警隊要求的最高專業水平。
目前，所有設有刑事調查單位的22個警區均有專責調查隊處理殘酷對待動物的案件。專責調查隊由同時處理其他嚴重罪案（如爆竊、非禮、傷人等）的警務人員組成，而各區的隊伍之間有平台互相分享調查案件的知識和經驗，警隊亦有為相關人員提供處理虐待動物案件的訓練。指派專責調查隊除了有助調查人員累積經驗，亦有助加強與「動物守護計劃」其他持份者的溝通。