Aresztowanie i proces thumb|Andriej Czikatiło doprowadzony na rozprawę sądową (1992) Czikatiło został aresztowany w 1990, kiedy zauważono jego podejrzane zachowanie. Podczas przesłuchania przyznał się do popełnienia 56 zabójstw. Zaszokował tym milicjantów, którzy zanotowali „tylko” 36 morderstw. Trzech ofiar nie odnaleziono, więc oskarżono go o 53 morderstwa.
Mimo jego dziwnego zachowania uznano, że jest w stanie stanąć przed sądem. W trakcie procesu Czikatiło oskarżał reżim, niektórych przywódców i swoją impotencję. Przedstawiał się jako ofiara ciężkich przeżyć z dzieciństwa. W 1992 został skazany na śmierć. Przed egzekucją powiedział: „Teraz mój mózg powinien zostać zabrany i zbadany, kawałek po kawałku, aby już nigdy nie było nikogo takiego”. Wyrok wykonano 14 lutego 1994, strzałem w tył głowy za prawym uchem.
Andriej Czikatiło w kulturze masowej Historia śledztwa zmierzającego do wykrycia Czikatiły została pokazana w filmach: Obywatel X z 1995 roku (opis na filmweb.pl) Morderca ze wschodu z 2004 roku (opis na filmweb.pl) nawiązanie System (Child 44) z 2015 roku (opis na filmweb.pl)