因此，警方更加断定盖西与最近一段时间的青少年失踪案有关。当警方讯问盖西时，他却矢口否认自己与罗伯特失踪案有关。不久，当地警方找到了盖西曾在芝加哥留下的案底。
于是，他们申请了搜查令，对盖西的住所进行搜查。结果，警方发现了很多嫌疑物品：中学生所佩戴的戒指、不同人的驾照等。而且在盖西住宅的一间密室中，还发现了三具被肢解的尸体。因此，警方立刻逮捕了盖西。
随后，警方对盖西的住处进行细致的搜查，将天花板、地板等全部打掉。结果，发现了大量被盖西埋藏的尸体。最终，盖西只好承认自己的罪行，声称自己杀害了罗伯特，并将尸体扔到了狄斯·普拉尼斯河中。当地警方立即将这起性质恶劣的案件移交给FBI，并配合FBI寻找其他被害者的尸体。
最后，在盖西房间中搜查到的尸体以及在他交代的抛尸地点所搜寻到的尸体一共有33具，这些受害者都是14～20岁之间的年轻男子。法院判处约翰·韦恩·盖西死刑——坐电椅。