Do zabijania używał karabinu myśliwskiego TOZ-34, choć czasem zadawał ofiarom ciosy siekierą, nożem lub młotkiem. Wyjątkiem były zbrodnie dokonane piątego i szóstego stycznia 1996 r. kiedy to zatrzymywał samochody na drodze między Berdiańskiem a Dniepropetrowskiem, zabijał kierowców i ich okradał. W dwóch przypadkach dopuścił się gwałtu na kobietach, jednego z nich po śmierci ofiary. Za jedną z zbrodni aresztowano niewinnego mężczyznę, Jurija Mozolę, który zmarł w trakcie brutalnego przesłuchania. Sam Onoprijenko został zatrzymany w kwietniu 1996 r. Stało się to po tym, gdy na milicję zgłosił się sąsiad Onoprijenki, który widział jak mężczyzna wychodzi z mieszkania uzbrojony w karabin.
Proces W trakcie śledztwa Onoprijenko przyznał się do morderstw i oświadczył, że zabijanie nakazały mu głosy, które słyszał. Mimo tych twierdzeń, został uznany za poczytalnego i postawiony przed sądem. W marcu 1999 r. Onoprijenko został skazany na karę śmierci. Jego wspólnik, Serhij Rogozin otrzymał karę 13 lat pozbawienia wolności. W związku z wprowadzeniem moratorium na wykonywanie kary śmierci, wyrok Onoprijenki zamieniono na dożywocie. W trakcie odbywania kary, zapowiadał że zamierza zbiec i kontynuować serię morderstw.