الهه در این تماس اعلام کرد که ۲۰ دقیقه دیگر به خانه خواهد رسید اما پس از آن، هیچ اثری از او یافت نشد و این موضوع خانواده‌اش را به شدت نگران کرد. پس از اعلام فقدان توسط خانواده، پرونده‌ای تشکیل و در نهایت پس از شروع رسیدگی در اسلامشهر و فشافویه به دادسرای جنایی تهران ارجاع و تحقیقات گسترده‌ای برای یافتن سرنخی از این ناپدید شدن الهه آغاز شد.
در جریان تحقیقات پلیس و بازپرس دادسرای جنایی تهران، بهمن فرزانه به عنوان متهم اصلی شناسایی و دستگیر شد. پس از آن مشخص شد او که از همسرش متارکه کرده، در پوشش مسافرکش فعالیت می‌کرد. بهمن در بازجویی‌ها اعتراف کرد الهه را پس از سوار کردن به خودرواش، به منطقه‌ای خلوت در نزدیکی خانه‌اش در اسلامشهر کشانده و به قتل رسانده است. به گفته منابع، انگیزه این قتل سرقت گوشی تلفن همراه الهه بود. این اعترافات نقطه عطفی در پرونده بود و مسیر تحقیقات را مشخص کرد، اما بهمن در اعترافات تکمیلی خود انگیزه سرقت را انکار کرد.
با توجه به اینکه محل وقوع جرم، یعنی قتل الهه، در نزدیکی خانه مقتول در اسلامشهر رخ داده و این منطقه خارج از حوزه استحفاظی تهران است، دادسرای جنایی تهران با صدور قرار عدم صلاحیت، پرونده را به دادسرای اسلامشهر ارسال کرد. این تصمیم بر اساس قوانین قضایی اتخاذ شد که صلاحیت رسیدگی به جرایم را به حوزه وقوع جرم واگذار می‌کند. پس از انتقال پرونده، تحقیقات در دادسرای اسلامشهر ادامه یافت و جزئیات بیشتری از این جنایت روشن شد.
پس از تکمیل تحقیقات در دادسرای اسلامشهر، بازپرس پرونده با استناد به اعترافات متهم، شواهد موجود و گزارش‌های پلیس، قرار مجرمیت برای بهمن فرزانه صادر کرد. در ادامه، کیفرخواست به اتهام قتل عمد تنظیم و پرونده برای رسیدگی نهایی به دادگاه کیفری استان ارجاع شد. این مرحله نشان‌دهنده پایان تحقیقات مقدماتی و آغاز فرایند محاکمه متهم است که به زودی او در برابر قضات دادگاه کیفری استان تهران خواهد ایستاد تا پاسخگوی اعمال خود باشد.
این در حالی است که خانواده الهه حسین‌نژاد که از این حادثه به شدت متاثر شده‌اند، خواستار اجرای عدالت و مجازات شدید متهم شده‌اند. پدر الهه اظهار داشته است که از مقامات قضایی تقاضا دارد در سریع‌ترین زمان ممکن، مجازات مناسبی برای قاتل دخترش صادر شود تا از تکرار چنین حوادثی جلوگیری شود.