La detención se dio tras un allanamiento realizado en un domicilio en el barrio porteño de San Nicolás, que se produjo por orden de la Fiscalía Nacional en lo Criminal y Correccional 54, a cargo de la doctora Laura Belloqui (Secretaría del doctor Patricio Pérez Bosso), que había encomendado la investigación del crimen a la División Sumario y Brigadas de Prevención de la Comisaría Comunal 1 de la Policía de la Ciudad.
Durante la investigación, los investigadores pusieron el foco en una mujer que habría arrojado la bolsa con el cuerpo del bebé dentro del contenedor. Esa persona, era robusta, con cabello largo y estaba vestida con una remera bordó con inscripciones en color claro en su frente, pantalón oscuro y chinelas tipo Crocs.
La Policía de la Ciudad pudo ubicar el domicilio donde ingresó la sospechosa, un edificio de la calle Tucumán al 1700, dos cuadras distante del lugar donde fue hallado el cuerpo.
Los efectivos finalmente lograron identificarla, al igual que a su pareja, ambos extranjeros.
Con la identidad de los sospechosos en su poder, la Fiscalía solicitó el allanamiento del departamento donde vive la pareja y la detención de ambos al Juzgado Nacional en lo Criminal y Correccional 54, a cargo de la doctora Érica María Uhrlandt, Secretaría del doctor Julio Augusto Pedroso, quien hizo lugar al pedido.
El magistrado también requirió recolectar elementos, como ropa o cepillo de dientes, de los que se pudieran extraer perfil biológico y la obtención de rastros que pudiesen referir si la mujer cursó embarazo recientemente.
El procedimiento fue llevado a cabo por personal de la Brigada de la Comuna 1, con el apoyo de efectivos de la División Exteriores de Video y de Criminalística de la Policía de la Ciudad, durante el cual fueron detenidos los dos sospechosos y fueron incautadas prendas, entre ellas las que habría utilizado la mujer al momento de ir hasta el contenedor, además de elementos solicitados para cursar la investigación.