15 сентября тела детей с ножевыми ранениями были найдены в квартире на улице Инженерной Рыбинска. Как позднее установила судмедэкспертиза, девочки перед смертью были изнасилованы.
В преступлении сразу заподозрили сожителя матери сестер, с которым они оставались, пока женщина была на работе. 41-летнего Виталия Молчанова, уже ранее судимого за изнасилование и убийство несовершеннолетнего, объявили в розыск. За информацию, которая поможет выйти на преступника и задержать его, региональное УМВД пообещало полмиллиона рублей. Но силовики справились сами, в частности, благодаря записям с камер видеонаблюдения - Молчанова задержали через три дня после убийства. Как рассказали в полиции, его поймали возле одного из рыбинских садоводческих товариществ и сравнительно недалеко от места преступления. В поисках преступника ежедневно участвовало около двухсот полицейских. Молчанов уже дал признательные показания и рассказал, что в момент убийства был пьян.
Следственный комитет РФ предъявил Молчанову обвинение. В тот же день Рыбинский городской суд отправил его под арест. В свою очередь, Уполномоченный при президенте РФ по правам ребенка Анна Кузнецова считает необходимым запретить выпускать педофилов по УДО и призвала ускорить принятие закона о пожизненном сроке для них.