
החקירה החלה ב־25 באוגוסט, כששוטרים הוזעקו לדירה ברחוב לה פאלמה (La Palma Avenue) בעקבות דיווח על ריח חריג. במקום נמצאה גופתו של גונסלס-קרבחאל, כשעל פי המשטרה ראשו נכרת. החוקרים קבעו כי מדובר ברצח, וזיהו את לירה כחשודה המרכזית - אך עד שהגיעו אליה, היא כבר חצתה את הגבול למקסיקו.

אליסה מרי לירה נעצרה במקסיקו והוסגרה בחזרה לאנהיים, שם היא מואשמת ברצח בן זוגה
במשך חודשים פעלו הרשויות המקומיות יחד עם ה-FBI והמשטרה המקסיקנית לאתר אותה. היא נעצרה ב-22 בינואר, אך הרשויות לא מסרו היכן בדיוק במקסיקו נמצאה. למחרת היא הועברה דרך מעבר הגבול בסן ישידרו והוסגרה לידי משטרת אנאהיים.
לפי משרד התובע במחוז אורנג', לירה והקורבן ניהלו קשר זוגי קצר של כחודשיים, לאחר שהכירו כשעבדה כרקדנית במועדון חשפנות בעיר. כתב האישום שהוגש נגדה כולל סעיף של רצח עם החמרה בגין שימוש אישי בנשק קטלני. אם תורשע, היא עלולה לרצות עונש של 26 שנות מאסר עד מאסר עולם.
התובע המחוזי טוד ספיצר אמר כי "לא זמן, לא מרחק ולא גבולות בינלאומיים ימנעו מאיתנו להגיע לצדק. גורמי האכיפה במחוז אורנג' ימשיכו להגיע עד קצה העולם כדי להעמיד לדין את מי שביצעו מעשים נוראים". הוא הוסיף כי "החקירה וההעמדה לדין מדגימות את הנחישות והעבודה המסורה של משטרת אנאהיים, משרד התובע ושותפינו הפדרליים והבינלאומיים, שהצליחו לאתר רוצחת חסרת רחמים, לאתרה במדינה זרה ולהחזירה לארצות הברית כדי שתתמודד עם מלוא חומרת החוק".
לירה מוחזקת בכלא מחוז אורנג' ללא אפשרות ערבות. דיון בעניינה נקבע ל-13 בפברואר. במשרד התובע ציינו כי המניע למעשה טרם התברר, אך לפי ההערכה מדובר במקרה של אלימות במשפחה.