По данным судебно-медицинской экспертизы, смерть наступила накануне, около двух часов дня, от нескольких проломов черепа молотком, обнаруженным под трупом. Перед убийством преступник пытался изнасиловать женщину, о чем свидетельствовали разорванное белье, ссадины и царапины на теле. Однако это ему не удалось, и он, убив свою жертву и вырвав изо рта золотые коронки, исчез.

Зверское убийство Нины Петровой взволновало город. Расследование прокурор области поручил сотруднику прокуратуры Степану Андреевичу Тищенко и подполковнику Ковалю, проводившему оперативный розыск…

И вот перед ними муж Петровой. Даже такому видавшему виды оперативнику, как подполковник Коваль, было тяжело смотреть на него. Перед ними сидел коренастый, с волевыми чертами лица мужчина, весь какой-то осунувшийся, изможденный и ничего не видящими глазами уставился в них. На вопросы отвечал бессвязно и невпопад; то словно терял дар речи, то со слезами на глазах рассказывал, какой милой, доброй была Нина, как они любили друг друга и каким одиноким он остался теперь…

В начале следствия было несколько версий: убийство из ревности, убийство случайным садистом-насильником, убийство с целью ограбления.

Убийство из ревности мог совершить муж. Нина была красива и намного моложе своего супруга. Но эта версия сразу же отпала. И не только потому, что Петровы, по свидетельству знакомых и соседей, жили душа в душу и Нина Андреевна часто откровенно говорила о своей любви к мужу, но прежде всего потому, что в день убийства, с десяти утра, Иван Васильевич Петров был в городе, на работе. С десяти до половины двенадцатого находился на приеме в горсовете. Это подтверждено и удостоверено несколькими свидетелями. А возвратившись из горсовета, с двенадцати до трех проводил совещание у себя в тресте и в три, наскоро перекусив, принимал прорабов. Из конторы, по показаниям секретаря и плановика, которого Петров задержал после окончания рабочего дня, чтобы уточнить план на полугодие, управляющий трестом ушел около шести часов вечера.