Logo após o crime, o gari Francisco Alves Costa, de 47 anos, conseguiu fugir da delegacia, mas acabou sendo capturado. Costa havia sido intimado a comparecer à Delegacia da Mulher para prestar depoimento sobre a acusação de abuso sexual contra suas filhas. Ao chegar na delegacia, ele não foi revistado, mas estava armado com uma faca de cozinha, que usou para esfaquear a escrivã na garganta e no tórax.
Na confusão, Marilena tentou impedir que o assassino fugisse, mas acabou sendo esfaqueada duas vez no abdômen. Detido próximo da rodoviária da cidade, Costa foi levado para a Delegacia Regional e autuado em flagrante pelos crimes de homicídio qualificado e tentativa de homicídio com agravantes. A arma utilizada no crime foi apreendida.
De acordo com o delegado de Caxias Celso Rocha, que comanda o inquérito que trata do assassinato da escrivã, o acusado atacou as duas mulheres por medo de ser preso, embora, naquele momento, não poderia ser detido. "Ele estava sendo ouvido depois de ser intimado. Somente depois de concluído o inquérito é que a prisão seria pedida", explicou o delegado. Sobre o fato de Costa ter entrado na delegacia armado com uma faca, o delegado disse não ser comum suspeitos serem revistados. O gari vai permanecer preso em Caxias.