La autopsia fue reveladora. Los forenses descubrieron que había sido estrangulada mientras mantenía relaciones sexuales y el cadáver presentaba evidentes signos de violencia. Las fuerzas de seguridad pusieron en marcha la investigación y hablaron con el círculo cercano de la mujer.
La investigación les condujo hasta J.M.M.V., de 42 años. El ahora detenido había mantenido una relación con la ciudadana polaca en los meses anteriores a su muerte. Cuando descubrieron que víctima y acusado habían pasado la Nochevieja juntos, se produjo la detención.
J.M.M.V. confesó ser el autor del crimen y aseguró que la mató tras una fuerte discusión. En la casa del homicida, en Lepe, se encontró ropa de la mujer, así como recortes de prensa referentes al caso.