W początkowym etapie śledztwa spośród kilkunastu hipotez dwie uznano jako najbardziej prawdopodobne. Pierwsza zakładała związek Jolanty Kowalczyk ze sprawą ze względu na jej zniknięcie. W drugiej przyjęto, że w okolicy prowadzona była nielegalna działalność akuszerska – rok wcześniej we wsi znaleziono ciało noworodka z licznymi obrażeniami. Druga hipoteza została jednak z czasem wykluczona po ustaleniu, że znaleziony wtedy noworodek nie jest spokrewniony z rodziną Kowalczyków Za Jolantą Kowalczyk wystawiono list gończy oraz wyznaczono nagrodę za wskazanie jej miejsca pobytu.
Andrzej Kowalczyk został aresztowany 20 września 2003 roku pod zarzutem udziału w zabójstwie dzieci. Jolanta Kowalczyk została zatrzymana na terenie Lublina w nocy z 21 na 22 września 2003 roku na podstawie informacji od człowieka, który rozpoznał ją na zdjęciu w prasie.