En un primer momento la Guardia Civil investigó a un ciudadano rumano al que Francisco había sorprendido robando en el supermercado y a un marroquí que había acudido al ambulatorio local con un profundo corte en la mano, aunque ambos tenían coartadas para la noche del crimen.
La Unidad Central Operativa (UCO) de la Guardia Civil, que se hizo cargo de la investigación, calcula que todo fue muy rápido, apenas 10 minutos, entre las 21.52 y las 22.02 horas. Ayudan a poner hora datos como el mensaje que una vecina manda a un amigo: "Qué miedo, niño. Están peleando al lado de mi casa. Una niña está gritando". El hermano de esta chica declara más tarde que escucha dos voces masculinas con acento local. Y un grito: "¡Hijo de puta! ¿Qué haces aquí? Me tienes harto". Luego, una voz infantil, que decía: "¡No, por favor, no!" y "Nani, nani".[6]
Pronto todas las sospechas se centraron en Francisco Javier Medina, nueva pareja de Marianela, que fue detenido en junio de 2014. Al principio, Marianela, lo defendió, pero siguiendo los consejos de su abogada, según se pudo escuchar en una llamada entre ambas, le aconsejó que no podía seguir con él ni defendiéndolo porque podría perjudicarle a ella. Aunque de inicio no lo declaró ante la Guardia Civil, luego durante el juicio sí dijo que Medina era celoso y agresivo. Describió al detalle el control y la violencia machista psicológica que ejercía sobre ella. Declaración que no concuerda con la declaración de la expareja de Francisco Javier Medina, quien declaró que no era una persona agresiva ni celosa.
Las pruebas más contundentes contra el acusado, y que desencadenaron su detención, aparecieron en tres toallas limpias de dos baños distintos de la vivienda. Facultativos del Servicio de Biología del Instituto Nacional de Toxicología y Ciencias Forenses encontraron células epiteliales suyas entre esos tejidos de algodón. Medina llevaba tres años sin pasar por esa casa, pero alegó que su ADN pudo llegar hasta las toallas de forma indirecta por los contactos físicos que mantenía con Marianela.
Con tan pocas pruebas en su contra, la sentencia del jurado fue absolutoria, y fue posteriormente refrendada por el Tribunal Supremo.[7] Los miembros del jurado consideran que habría sido imposible que el acusado hubiera salido de su puesto de trabajo, hubiera cometido el asesinato y volviera al supermercado, donde varios testigos le ven después de las 10 de la noche.
La Unidad Central Operativa (UCO) de la Guardia Civil considera que el autor se trataría de "un varón, español, con una edad aproximada de entre 30 y 40 años en ese momento, que comete homicidio por primera vez, si bien pudiera tener algún antecedente policial por delitos leves o algún expediente por infracción administrativa" y pertenecía al entorno de las víctimas.[8]
Con lo que se están refiriendo al entorno directo de las víctimas y que deben seguir siendo investigado.
