با پیداشدن جنازه و مشخص‌شدن هویت وی پلیس ردیابی‌های خود را برای دستگیری قاتل آغاز کرد. مقتول که مردی 50ساله به نام منوچهر بود مطابق یافته‌های پلیس چند روز قبل از مرگ با همسرش درگیر و به دلیل ضرب‌وجرح او توسط کلانتری محل بازداشت شده ‌بود.
وقتی ماموران سراغ همسر مقتول رفتند او در بیمارستان بود. این زن گفت: «من هیچ اطلاعی از قتل شوهرم ندارم. از مدتی قبل با منوچهر درگیری داشتم او چند روز قبل من را با آجر زد و سرم را شکست. از آن به بعد از او خبری ندارم و نمی‌دانم چه اتفاقی برایش افتاده ‌است.»

این زن فاش کرد شوهرش از خرده‌فروشان موادمخدر بود و خودش هم مواد مصرف می‌کرد وی چندین‌‌بار نیز به همین جرم بازداشت و زندانی شده ‌بود. ماموران در ادامه پی بردند مقتول چند ماه قبل نیز به زندان افتاده بود. پلیس در تحقیقات بعدی متوجه‌ شد دو روز قبل از حادثه یعنی زمانی که منوچهر همسرش را کتک زده‌ برادر زن او به نام فریدون به خانه مقتول رفته بود و بعد از آن دیگر کسی مقتول را ندیده تا اینکه جسدش در رودخانه پیدا شد.

پلیس پس از کشف این سرنخ فریدون را بازداشت کرد و تحقیقات از وی آغاز شد. این مرد سه‌ماه سکوت کرد و هیچ‌ حرفی از قتل نزد. او حتی اتهام قتل را رد کرد تا اینکه بعد از سه‌ماه بالاخره سکوتش را شکست و توضیح‌ داد چه اتفاقی افتاده ‌است. او گفت: «روز حادثه خواهرزاده‌ام با من تماس گرفت و گفت خواهرم زلیخا کتک خورده و حالا در بیمارستان است خواهرزاده‌ام گفت پدر و مادرم با هم دعوا کردند پدرم آجر برداشت و به سر مادرم کوبید و او بیهوش شد مادر را به بیمارستان رساندیم و حالا بستری است.»
متهم ادامه داد: ابتدا به عیادت خواهرم رفتم و موضوع را پیگیری کردم بعد به خانه شوهرخواهرم رفتم او اعتیاد داشت و مواد می‌کشید خواستم نصیحتش کنم تا دیگر این کارها را نکند و دست از رفتارش بردارد. وقتی با هم روبه‌رو شدیم به من هم گفت بیا با هم شیشه بکشیم من هم پای بساطش نشستم و با هم مواد مصرف کردیم و همین‌طور که شیشه می‌کشیدیم شوهرخواهرم را هم نصیحت می‌کردم. او به حرفم گوش نمی‌کرد و می‌گفت به رویه‌ای که در پیش گرفته ادامه می‌دهد، من هم خیلی ناراحت شدم چاقو برداشتم و در حالی‌که در توهم بودم او را زدم. بعد هم جسدش را بیرون بردم و در رودخانه رها کردم.

کیفرخواست علیه متهم بعد از اعترافات او، بازسازی صحنه جرم و تکمیل تحقیقات صادر و پرونده به شعبه113 دادگاه کیفری ‌استان تهران فرستاده ‌شد. نماینده دادستان در ابتدای جلسه رسیدگی به این پرونده که روز گذشته برگزار شد کیفرخواست را خواند و سپس اولیای‌دم در جایگاه حاضر شدند. پدر و پسر مقتول برای متهم به قتل درخواست قصاص کردند اما دختر مقتول اعلام کرد بدون هیچ قید و شرطی گذشت می‌کند و نمی‌خواهد دایی‌اش قصاص شود.

در ادامه متهم در جایگاه حاضر شد او اتهام قتل را رد کرد و گفت: من هیچ نقشی در کشته شدن منوچهر نداشتم و هرچه اعتراف کردم دروغ است. اگر مرتکب قتل شده‌ بودم همان روزهای اولی که مرا بازداشت کردند اعتراف می‌کردم و سه ماه مقاومت نمی‌کردم. البته قبول دارم مقتول خواهرم را کتک زده‌ بود و من هم خیلی ناراحت شدم و به خانه‌اش رفتم و با او صحبت کردم اما اصلا با او درگیر نشدم و وی را نکشتم. متهم گفت: مقتول و خواهرم خیلی با هم درگیر می‌شدند و من هیچ‌‌وقت دخالت نمی‌کردم. بعد از اینکه بازداشتم کردند و مرا به اداره آگاهی بردند به‌خاطر فشاری که تحمل می‌کردم بعد از سه‌ماه حاضر شدم اعتراف کنم در حالی‌که قتل کار من نبود. او درباره اینکه چطور جزییات واقعه را توضیح داده ‌است، گفت: هرچه در این مدت از ماموران شنیده‌ بودم تکرار کردم من مرتکب قتل نشدم و هیچ اتهامی را قبول نمی‌کنم.

هیات قضات بعد از پایان گفته‌های متهم و وکیل‌مدافع او برای صدور رای دادگاه وارد شور شدند.