چند روز بعد ماموران پلیس باردیابی‌های تخصصی، جنازه این دانشجوی جوان را در عمق چاه پنج متری واقع در مزرعه‌ای در اطراف کیاشهر پیدا کردند و پرده از راز جنایتی هولناک برداشتند. عصر آن روز مادر قربانی جنایت در آخرین تماس با او پرسیده بود: «فاطمه جان مگر از دانشگاه مرخص نشده‌ای؟ منتظرت هستیم.» فاطمه نیز در جواب مادرش گفته بود: یکی از دوستانم مرا به ویلای ساحلی‌اش در روستای چونچنان زیباکنار دعوت کرده، نگران من نباش مادر. می‌روم و زود برمی‌گردم.
این آخرین باری بود که خانواده صدای دخترشان فاطمه را شنیدند و بعد از آن هر چه با تلفن همراهش تماس گرفتند هیچ جوابی نشنیدند.اعضای خانواده زن جوان وقتی بعد از گذشت چند ساعت نتوانستند با دخترشان تماس بگیرند نگران شدند و با دوستان و آشنایانش تماس گرفتند. اما تمامی اقدامات آنها با بن‌بست روبه‌رو شد و سرانجام پلیس آگاهی را در جریان ناپدید شدن فاطمه قرار دادند.
براساس گفته‌های خانواده، زن ۳۵ ساله‌ای تحت عنوان مشتری به فروشگاهی که فاطمه اداره‌اش می‌کرد مراجعه کرده و توانسته بود با طراحی نقشه‌ای ماهرانه اعتماد او را به خودش جلب کند. ارتباط بین این زن و فاطمه آنقدر صمیمی شده بود که نام او را در ردیف نام مشتریان فروشگاهش ثبت کرده بود.طبق همین گفته‌ها روز ناپدید شدن فاطمه، این زن بار دیگر با او قرار گذاشته بود و ادعا کرده که می‌خواهد او را به دخترش معرفی کند تا از او در برابر کارهایی که قصد داشت انجام دهد الگوبرداری کند.
به همین خاطر فاطمه روز حادثه سوار بر خودروی پرادوی خود همراه این زن به ویلا رفته بود. بعد از این ملاقات بود که فاطمه ناپدید شد و تلفن همراهش نیز از دسترس خارج شد.با گذشت ۲۴ ساعت از این ماجرا فرد ناشناسی با تلفن خانه او تماس گرفت و تقاضای مبلغ هنگفتی کرد. فرد تماس گیرنده در تماس کوتاه خود خواست تا مبلغ به حساب ارزی واریز شود. بعد از این تماس خانواده زن جوان خوشحال بودند که دخترشان زنده است. اما وقتی دیگر تماسی از سوی ربایندگان برقرار نشد، این اتفاق باعث بروز دلهره و نگرانی در میان خانواده‌اش شد.
این در حالی بود که پلیس همزمان با تحت نظر قرار دادن خانه و اطراف محل سکونت فاطمه ناپدید شده، درمرحله دیگری تلاش برای بدست آوردن ردی از ربایندگان را در دستور کار قرار داد. به همین خاطر بررسی دقیق تمام دوربین‌های مداربسته در سطح شهر از سوی ماموران انجام گرفت و مشخص شد که فاطمه در زمان مقرر سوار بر پرادوی خود به مقابل مجتمع آرش رسیده که در آنجا زنی به همراه چند نفر دیگر با یک خودروی پراید و یک خودروی پارس سفید رنگ انتظارش را می‌کشیدند.ساعت ۲۳ و ۴۰ دقیقه همان شب، پرادو به سمت منطقه خشکه بیجار حرکت کرده و پژو پارس هم به فاصله کمی بعد از آن حرکت کرده است. اما کمی جلوتر از این محل پرادو در همان محل رها شده و سپس زن جوان با خودروی پارس برده شده است. تنها سرنخ بدست آمده از این خودرو قسمتی از پلاک آن بود.
اما ماموران با همین سرنخ اندک توانستند رد مالک خودرو را بدست آورده و نشانی‌اش را شناسایی کنند.در شاخه دیگری از بررسی‌های انجام گرفته، پلیس اطلاعاتی بدست آورد که نشان می‌داد فردی در حالی که ماسکی به چهره داشته با در دست داشتن کارت عابر بانک زن ربوده شده به یک طلافروشی رفته و مقداری طلا خریده و بعد از آن هم یک عدد گیتار و مقداری مواد غذایی از یک فروشگاه تهیه کرده است.با توجه به این بررسی‌ها و اطلاعات بدست آمده، ماموران آگاهی با حضور در مخفیگاه متهم، او را قبل از هرگونه اقدامی بازداشت کردند.
در جریان بازرسی‌های انجام گرفته از مخفیگاه وی، سوئیچ خودروی پرادو، یک قبضه اسلحه کمری، ماسک و کلاهی که هنگام خرید از طلافروشی مورد استفاده قرار گرفته بود، پیدا شد.
متهم بازداشت شده در مراحل مقدماتی بازجویی‌ها منکر هرگونه اطلاع از ماجرای آدم ربایی شد و ادعای بی‌گناهی کرد. اما وقتی با ارائه دلایل و مستندات غیر قابل انکار از سوی پلیس روبه‌رو شد لب به اعتراف گشوده و پرده از راز جنایتی هولناک برداشت.او گفت که با همدستی سه نفر دیگر نقشه ربودن زن جوان را طراحی و اجرا کرده‌اند. ماموران با توجه به نشانی‌هایی که این زن در اختیار پلیس قرار داده بود به سرعت وارد عمل شده و آنان را نیز بازداشت کردند.
بر اساس اعتراف‌های متهم مشخص شد، آنان بعد از ربودن زن جوان او را به منطقه‌ای خلوت که از قبل تدارک دیده بودند برده و در آنجا او را با زنجیر و کمربند بسته‌اند. بعد هم با احتمال این‌که از سوی فاطمه شناسایی شده‌اند، با شلیک گلوله‌ای به سرش او را از پا در آورده بودند.جنایتکاران سپس پیکر بی‌جان فاطمه را به داخل باغی برده و در چاهی انداخته بودند.
در حالی که ۶ روز از ماجرای ناپدید شدن این زن می‌گذشت، ماموران پلیس با دریافت دستورات قضایی به محل دفن جسد رفته و آن را از داخل چاه بیرون آوردند.با انتقال جسد به پزشکی قانونی، تحقیقات و کاوش‌های تخصصی پزشکان قانونی درباره علت واقعی مرگ این زن در دستور کار قرار گرفت تا این‌که مشخص شد اصابت یک تیر شلیک شده از اسلحه کمری به سر قربانی حادثه باعث مرگ او بوده است.
بر اساس گزارش خبرنگار ما،قربانی ۲۵ ساله، یک دختر ۶ ساله داشت و مدتی قبل ازهمسرش جدا شده بود.فرمانده انتظامی آستانه اشرفیه با اشاره به کشف جسد زن جوان کیاشهری گفت: تاکنون یک زن و مرد در رابطه با این آدم ربایی و قتل دستگیر شده‌اند.سرهنگ منوچهر محبوبی گفت: فاطمه محمدی خواه، به دعوت زنی ۳۴ ساله از اهالی بندر کیاشهر به ویلایی در روستای «چونچنان» زیبا کنار رفته ودر توطئه‌ای به قتل رسیده است. پس از ساعتی در حالی که تلفن همراه وی خاموش بود یک ناشناس با پدر وی تماس گرفته و در ازای آزادی دخترش تقاضای مبلغ بالایی پول کرده بود.
پدر فاطمه که وضع مالی خوبی دارد خیلی سریع پلیس را در جریان قرار داد، اما تماس آدم ربایان با این خانواده ادامه نیافت.ماموران پلیس آگاهی گیلان با انجام تحقیقات و عملیات‌های کارشناسی و با استفاده از تصاویر دوربین‌های مدار بسته اماکن مختلف، موفق به شناسایی خودروی آدم رباها شدند و با تحقیقات پلیسی،بالاخره روز جمعه زن ۳۴ ساله و همدست وی را که مردی ۳۰ ساله بود، دستگیر کردند.
دو متهم پس از مدتی مقاومت و انکار آدم ربایی، بالاخره لب به اعتراف گشودند.
فرمانده انتظامی آستانه اشرفیه گفت: با حضور ماموران انتظامی جسد این زن جوان از چاه بیرون کشیده شد و متهمان برای بازجویی‌های بیشتر راهی بازداشتگاه شدند. سرهنگ محبوبی تصریح کرد: مقتول که در بندر کیاشهر مغازه لباس فروشی داشت، چند ماه پیش از همسر خود جدا شده بود و یک دختر ۶ ساله دارد.
