A informação inicial de que ela havia sido esquartejada não foi confirmada após análise pericial. Segundo os peritos, há sinais de que a menina foi violentada, perfurada com um objeto cortante - que pode ser uma faca – e degolada. Foram contabilizados pelo menos 11 cortes no rosto, pescoço e peito. O corpo foi removido e encaminhado ao Instituto Médico Legal e ainda não há previsão de velório.
A polícia suspeita que o crime aconteceu depois que começaram as investigações e buscas. O desaparecimento causou grande comoção na cidade, mobilizou equipes da Polícia Civil local e a Divisão de Referência de Pessoa Desparecida de Belo Horizonte. Por causa dessa mobilização, a polícia suspeita que o assassino tenha esperado alguns dias para jogar o corpo no matagal.
A garota foi vista a última vez às 13h de terça-feira quando avisou para a mãe que iria chamar um colega para brincar. Ela foi até o imóvel do menino, que fica perto de casa, e chamou no portão por ele. Um morador da casa a atendeu e disse que o amigo não estava. Depois disso, Kamila sumiu.
Durante toda a investigação, a suspeita era de sequestro. As finalidades, segundo o delegado que preside o inquérito, Emílio de Oliveira e Silva, poderiam ser exploração do trabalho escravo, exploração sexual ou represália da família. No entanto, essa motivação não foi descoberta.
Uma grávida, que é usuária de drogas, foi presa suspeita de envolvimento no desparecimento, no entanto não colaborou com as investigações. Outros suspeitos foram ouvidos na delegacia, mas por falta de provas não ficaram presos.