بهدنبال شکایت اردشیر، تحقیقات برای یافتن همسرش به دستور بازپرس عظیم سهرابی آغاز شد. این در حالی بود که در بررسیها مشخص شد اردشیر و همسرش باهم اختلاف داشتهاند.
در تحقیقات میدانی نیز همسایهها بیان کردند که شب قبل از ناپدید شدن شهناز، صدای درگیری اردشیر و همسرش را شنیدهاند. باتوجه به اینکه مرد میانسال حدود دو ماه بعد از ناپدید شدن همسرش موضوع را اعلام کرده بود و از طرفی با همسرش اختلاف داشت به عنوان تنها مظنون پرونده بازداشت شد.
اردشیر ابتدا منکر جنایت بود اما در نهایت راز ناپدید شدن همسرش را برملا کرد: با همسرم اختلاف داشتم و روز به روز اختلافهایمان بیشتر میشد. سعی میکردیم به خاطر بچهمان، به زندگی ادامه دهیم تا اینکه شب حادثه مثل همیشه صدایش را بالا برد و شروع به جیغ و داد کرد.
او ادامه داد: از عصبانیت و برای اینکه صدایش قطع شود از انباری میله آهنی را برداشتم و ضربهای به سرش زدم. نمیخواستم او بمیرد اما با همان ضربه جانش را از دست داد. زمانی که این اتفاق افتاد بچه خواب بود و من که نمیدانستم چکار کنم؛ صبر کردم تا نیمه شب شود. جسد را داخل کیسه نایلونی قرار دادم و داخل صندوق عقب ماشین گذاشتم و در بیابانهای اطراف تهران رها کردم.
با اعتراف مرد میانسال، تحقیقات برای کشف جسد زن جوان ادامه یافت. تا اینکه مشخص شد مدتی قبل جسد زنی ناشناس داخل کیسه نایلونی توسط رهگذران کشف اما باتوجه به ناشناس ماندن جسد آن را دفن کردهاند. زمانی که تصاویر گرفته شده از جسد توسط پزشکی قانونی به خانواده شهناز نشان داده شد، آنها دخترشان را شناسایی کردند.
بدین ترتیب راز ناپدید شدن زن جوان برملا شد و متهم به دستور بازپرس شعبه نهم دادسرای امور جنایی تهران در اختیار کارآگاهان اداره دهم پلیس آگاهی قرار داده شد.