В ходе проведения досудебного следствия было установлено, что смерть девочки наступила вследствие открытого перелома костей черепа, повреждения лицевого скелета, кровоизлияния под оболочку головного мозга и мягких тканей шеи. В результате проведенных экспертиз факт изнасилования не подтвердился.
Сотрудниками милиции совместно с прокуратурой в совершении данного преступления изобличен гражданин 1998 г.р., учащийся одного из учебных заведений города Алчевска, который 2 сентября 2013 г. примерно в 12:20 по вышеуказанному адресу во время внезапно возникшей ссоры начал душить девочку руками за шею, а когда она потеряла сознание и упала, бросил ей на голову не менее двух раз фрагмент бетонного камня.
9 сентября 2013 г. данному гражданину объявлено о подозрении в совершении преступления, предусмотренного частью 1 статьи 115 УК Украины (умышленное убийство), и избрана мера пресечения - содержание под стражей.