В ходе первого же допроса стало ясно, что супруги Дюмойяр говорят неправду. Видимо, арест явился для них полной неожиданностью, и они так и не сумели заранее договориться о том, как себя вести в подобной ситуации. На вопрос о том, что они делали 26 мая, в день нападения на Мари Пишон, оба начали давать абсолютно различные показания.
Тем временем тщательный обыск в доме Дюмойяров дал весьма неожиданные результаты. Было обнаружено огромное количество всевозможного женского белья самых разных размеров, в частности: 71 носовой платок, 67 пар чулок, 38 шляпок, 10 корсетов и т. д. Всего же насчитали 1056 предметов женского туалета. Когда об этом спросили жену Дюмойяра, та не сумела дать вразумительного ответа, почему в ее гардеробе такое количество добра, большая часть которого не подходила ей по размеру.
Развязка этой истории наступила, когда в полицию прибыла Мари Пишон и ее ввели в комнату, где находился Мартин Дюмойяр. Девушка опознала в нем того человека, который напал на нее возле моста. С этого момента полиция не сомневалась в том, что перед нею охотник на молоденьких служанок.
В ходе следствия полиция проверила возможную причастность Дюмойяра к бесследному исчезновению нескольких девушек, служивших как в Лионе, так и в его окрестностях. Сам Дюмойяр на все вопросы отвечал одно и то же: ничего, мол, не знаю. Но тут в дело вмешалась его супруга.
Во время одного из допросов следователь сообщил ей, что ее муж во всем сознался. Уставшая от многочисленных изнурительных допросов женщина поверила и тут же рассказала о том, что одну из своих жертв ее муж закопал в лесу близ Монмэна. Полицейские выехали к указанному месту и действительно обнаружили там человеческий скелет с раздробленным черепом.