با این اظهارات جسد به پزشكی قانونی منتقل شد و همزمان تحقیقات از همسایگان این زن نیز آغاز شد. تحقیقات در این خصوص در حالی آغاز شد كه خانواده مریم ادعا كردند دخترشان از سوی شوهرش به قتل رسیده و او هیچگاه مشكل روانی یا افسردگی نداشته است. آنها به پلیس گفتند كه مریم چند وقتی می شد كه با شوهرش اختلاف شدیدی داشته و چندین بار از سوی او تهدید به قتل شده است.
با این اظهارات، یكی از همسایگان مقتول نیز در جریان تحقیقات به ماموران گفت: روز حادثه من دیدم كه شوهر مریم داشت همسرش را از پنجره به پایین پرتاب می كرد.
بنابراین با توجه به اظهارات شاهد ماجرا، محمد به عنوان قاتل همسرش دستگیر شد و در حالیكه همچنان منكر قتل بود، پرونده وی برای رسیدگی به شعبه 113 دادگاه كیفری استان تهران ارجاع شد. متهم در این شعبه نیز به قصاص محكوم شد و این حكم در دیوان عالی كشور نیز تایید شد. بنابراین با وجود انكار متهم وی در آستانه اعدام قرار گرفت.