تحقیقات براساس گفته‌های مرد شاکی آغاز شد. پلیس شوهر فرشته را مورد بازجویی قرار داد اما این مرد مدعی شد از همسرش خبر ندارد. او بارها مورد بازجویی قرار گرفت و هر بار ادعای جدیدی را مطرح کرد و انگشت اتهام را به سمت پسر همسرش نشانه رفت و گفت: این پسر با مادرش درگیری داشت، به‌همین‌خاطر هم نقشه کشیده و مادرش را سربه‌نیست کرده است.
از طرفی پسر جوان اتهام قتل مادرش را رد و با مدارک و شواهد ثابت کرد که زمان گم‌شدن مادرش در دانشگاه حضور داشت. بررسی‌های پلیس نیز این ادعا را تأیید کرد. با توجه به تناقض‌گویی‌های شوهر مقتول که خسرو نام دارد، مأموران به او مشکوک شدند و بازداشتش کردند. بازجویی‌های فنی راز این قتل را فاش کرد و مأموران فهمیدند خسرو همسرش را کشته و جسدش را دفن کرده است.
متهم 65 ساله به مأموران گفت: سال‌ها قبل با زیبا، همسر اولم، ازدواج کردم ما بچه‌دار نمی‌شدیم و این موضوع محل اختلاف من و همسرم بود، کم‌کم رابطه ما سرد شد و دیگر رابطه مثل سابق نبود، در آن زمان با فرشته آشنا شدم و او را به عقد خودم درآوردم. خانه را به همسر اولم داده بودم، به‌همین‌خاطر خانه‌ای نداشتم. آپارتمانی را اجاره و زندگی‌ام را با فرشته آغاز کردم. فرشته یک فرزند داشت. من قبول کردم از بچه‌اش مراقبت کنم. پسر فرشته بزرگ شد و به دانشگاه رفت. ما باید شهریه دانشگاه پسر فرشته را می‌دادیم. من اعتراضی نسبت به این موضوع نداشتم و شهریه دانشگاه را هم پرداخت کردم.
متهم ادامه داد: روز حادثه به همسرم گفتم کاش به‌جای اینکه پول را برای شهریه دانشگاه پسرت می‌دادیم، آن را روی پول پیش خانه می‌گذاشتیم و کرایه کمتری می‌دادیم. وقتی این حرف را زدم، یک ضربه از پشت به سرم برخورد کرد. وقتی برگشتم متوجه شدم این ضربه را همسرم با مشت زده است. من هم او را هل دادم تا ضربه دیگری به من نزند. وقتی روی زمین افتاد و بیهوش شد، من ترسیدم شالی دور گردنش پیچیدم و خفه‌اش کردم، بعد هم جسد را به خانه همسر اولم بردم و در حیاط خانه دفن کردم.
بعد از اعترافات این مرد مأموران به خانه زیبا رفتند و باغچه خانه را حفر کردند و جسد را بیرون آوردند. جسد فرشته برای مشخص‌شدن علت فوت به پزشکی قانونی منتقل و بعد از بررسی دقیق پرونده مشخص شد علت فوت فشار بر عناصر حیاتی گردن و همچنین ضربه به سر است.
با تکمیل تحقیقات و صدور کیفرخواست پرونده برای رسیدگی به شعبه 8 دادگاه کیفری استان تهران ارسال شد و خسرو پای میز محاکمه رفت. بعد از اینکه کیفرخواست خوانده شد و اولیای‌دم درخواست قصاص کردند، متهم در جایگاه قرار گرفت. او گفت: اتهام را قبول ندارم، من زنم را نکشتم و اعترافات سابقم درست نیست. من فقط فرشته را هل دادم تا دیگر من را کتک نزند. اعترافات من درست نیست و نظریه پزشکی قانونی را هم قبول ندارم.
