A rendőrség a jogszabályok által biztosított lehetőségek közül mindent felhasznált annak érdekében, hogy az eltűnt lányok tartózkodási helyét megállapítsák, vagy az esetleges bűncselekmény gyanúját megalapozzák. Munkájukat dr. Petőfi Attila rendőr vezérőrnagy, az Országos Rendőr-főkapitányság Bűnügyi Főigazgatóság kiemelt életellenes ügyek koordinátora, illetve a NEBEK Körözési Nyilvántartó és Szakirányító Főosztály munkatársai szakirányítása mellett folytatták. A feltárt és összefüggéseiben gyanús körülmények arra engedtek következtetni, hogy a fiatal lányok bűncselekmény áldozatává váltak.

Rövid időn belül a nevelőapára terelődött a gyanú. A nyomozók a beszerzett - elsősorban személyi - bizonyítékok alapján a 49 éves férfit 2022. június 30-án, diósjenői lakhelyén elfogták, őrizetbe vették és gyanúsítottként hallgatták ki, majd kezdeményezték letartóztatását, amit a bíróság elrendelt. A férfi házának udvarán egy elrejtett női holttest maradványait találták meg a rendőrök, akit az eltűntként körözött 19 éves lányként azonosítottak. Az is gyorsan kiderült, hogy a férfi 2009 márciusában egy veszekedés közben bántalmazta a lányt, aki ennek következtében a helyszínen meghalt. A gyanúsított a holttestet elásta.

A nyomozás során a rendőr-főkapitányság bűnügyi osztályának munkatársai minden, az ügyben felmerülő további körülményt és adatot ellenőriztek, valamint a másik lány holttestének felkutatása céljából szakértőket vontak be. Ennek eredményeként 2023 nyarán, Diósjenőn újabb emberi maradványokat találtak a nyomozók.

Az azonosításban a Nemzeti Szakértői és Kutató Központ munkatársai segítették a rendőröket. Egy speciális eljárásnak köszönhetően az igazságügyi genetikus szakértők egyértelműen megállapították, hogy a testvérpár fiatalabb tagjának maradványait találták meg.

A férfi a 19 éves lány halála után egy hónappal a 14 éves lányt is bántalmazta, aki ennek következtében meghalt.

A letartóztatásban lévő 49 éves nevelőapát a nyomozók mindkét lány sérelmére elkövetett emberölés bűntett, míg a lányok édesanyját emberölésben elkövetett bűnpártolás bűntett miatt hallgatták ki gyanúsítottként.

A nógrádi rendőrök a szükséges eljárási cselekményeket elvégezték és az ügy iratait a napokban átadták az illetékes ügyészségnek.