ماموران پلیس آگاهی نخستین مرحله از تحقیقات خود را در فضایی که جسد کشف شده بود آغاز کردند که در این هنگام به هم ریختگی منزل و غیرمتعارف بودن صحنه جرم شک ماموران را برانگیخت به ویژه آنکه قفل در نیز سالم بود و این امر فرضیه آشنا بودن قاتل یا قاتلان با مقتول را تشدید می‌کرد. از سوی دیگر با توجه به اینکه چیزی از منزل سرقت نشده بود احتمال اینکه قتل از سوی نزدیکان این زن و به دلیل مسائل شخصی رخ داده باشد قوت گرفت به ویژه آنکه تحقیقات محلی نیز نشان از آن داشت که پیش از حادثه فردی به منزل این زن وارد شده اما هیچ یک از افراد چهره او را به خاطر نداشتند.
پس از مدتی نتایج تحقیقات پزشکی قانونی اعلام و مشخص شد که این زن ۳۸ سال دارد و به علت برخورد جسم سخت به سرش جان خود را از دست داده است، همچنین نشانه‌هایی از درگیری نیز روی بدن این زن قابل رویت بود.
کسب این اطلاعات باعث شد تا کارآگاهان تحقیقات خود را روی افرادی که با این زن ارتباط داشته و با وی در رفت و آمد بودند تشدید کنند اما نتایج تحقیقات حاکی از این بود که عمده این افراد در زمان جنایت ارتباطی با مقتول نداشته‌اند و تحقیقات کارآگاهان پلیس آگاهی ادامه داشت تا این که حدود دو ماه پس از وقوع جنایت ماموران سرنخی از مردی ۳۹ ساله به نام محمدرضا به دست آوردند که نشان می‌داد در ساعتی که جنایت رخ داده او در کنار مقتول بوده و در واقع محمدرضا آخرین فردی بوده که پیش از مرگ با این زن دیدار داشته است، این موضوع و اظهارات همسایه‌ها درباره حضور فردی در خانه این زن سبب شد تا کارآگاهان پس از هماهنگی با مقام فضایی وی را بازداشت کرده و به مقر انتظامی منتقل کنند.
با انتقال محمدرضا به مقر پلیس، وی ابتدا منکر آشنایی خود با این زن شد و سپس با بیان اینکه این زن را می‌شناسد مدعی شد که در روز حادثه دیداری با او نداشته است و پس از آن نیز چندین بار اظهارات ضد و نقیض خود را تکرار کرد تا اینکه سرانجام در تحقیقات فنی پلیس به قتل این زن اعتراف کرد، محمدرضا در اعترافات خود گفت: «با مقتول در سال ۸۸ آشنا شدم، قرار بود با هم ازدواج کنیم، اوایل ارتباط خوبی با هم داشتیم اما هربار که بحث ازدواج را مطرح می‌کردم او به بهانه‌های مختلف بحث را عوض می‌کرد و آن را به زمانی دیگر موکول می‌کرد، در این بین او طی چندین مرحله از من ۶۰۰ میلیون ریال پول گرفته بود اما وعده‌اش را عملی نکرد تا اینکه در یازدهم اسفندماه سال گذشته با من تماس گرفت و گفت که به ۱۵ میلیون ریال وجه نقد احتیاج دارد و از من خواست که این مبلغ را برایش تامین کنم که من به خانه‌اش مراجعه کردم و برای چندمین بار بحث ازدواج را به پیش کشیدم که او باز هم صحبت درباره این موضوع را به زمانی دیگر موکول کرد و خواست که ابتدا پول را در اختیارش قرار دهم اما من که دیگر حوصله‌ام از کارهایش سر رفته بود با او درگیر شدم و نفهمیدم چطور شد که ضربه‌یی به سرش زدم و او نقش بر زمین شد.
پس از آن من از محل فرار کردم و در حالی که فکر نمی‌کردم پلیس ردی از من به دست بیاورد، دستگیر شدم. محمدرضا پس از تشکیل پرونده برای ادامه روند رسیدگی به جرمش روانه دادسرا شد.
