Sérgio Alves, 42 anos, é o acusado pelo assassinato. Na delegacia, ele confessou que estuprou a jovem antes de matá-la. De acordo com os delegados à frente do caso, Thiago Oliveira e Marcelo Gaia, da 16ª Delegacia de Polícia, a estudante esteve em poder do criminoso por, pelo menos, 12 horas, antes de ser morta.
Regiane desapareceu na noite de 17 de abril. Ela saiu de bicicleta do Centro de Ensino Médio (CEM 1) de Planaltina em direção à casa. O horário do término da aula era 22h, mas naquele dia especificamente a turma de Regiane não teve a última aula e ela acabou liberada por volta de 20h30. No momento em passava por uma ponte, no Bairro Nossa Senhora de Fátima, a vítima foi abordada por Sérgio e obrigada a entrar na mata.
Após cometer o estupro, Sérgio obrigou Regiane a caminhar com ele cerca de 6km até uma outra mata. Em depoimento, o autor disse que prometeu à garota que, se ela o obedecesse, iria liberá-la. "Outras imagens que tivemos acesso mostram ela caminhando ao lado dele. Ela o acompanhou durante toda a madrugada acreditando que seria solta posteriormente. Uma imagem mostra ele na bicicleta e ela no varão", afirmou o delegado Thiago.
O homem disse à polícia que matou Regiane entre 8h e 9h de terça-feira (18/4), enrolou o corpo em um tapete e a enterrou. Ele alegou ainda que desferiu ao menos três facadas na jovem. Regiane estava seminua e já em estado de decomposição. A faca supostamente utilizada no crime não foi localizada.