Kartal'da 20 Mart 2024'te Nuriye Dilmaç'tan haber alınaması üzerine kız kardeşi ve babası kayıp başvurusunda bulundu. Dilmaç'ın kaybıyla ilgili Anadolu Cumhuriyet Başsavcılığınca soruşturma başlatıldı. Soruşturma kapsamında Dilmaç'ın eski eşi D.D, çocukları E.D. ile eski eşinin kardeşleri E.D, Z.D. ve C.D. şüpheli olarak dosyaya eklendi.
Maktül Dilmaç'ı oğlu E.D'nin verdiği ifadede annesini, babası D.D'nin boğarak öldürdüğü ve Şile'deki hafriyat döküm alanına çuval içerisinde gömdüklerini söylemesi üzerine şüpheli E.D'ye olay yerinde yer gösterme işlemi yaptırıldı. Maktülün cesedini bulmak için alana kadavra köpekleri getirildi. Soruşturma kapsamında dosyaya eklenen ve gözaltına alınan şüpheli sayısı 8'e yükseldi. Emniyetteki işlemleri tamamlanan şüpheliler adliyeye götürüldü.
Ailesi eski eşinin bu cinayetin planladığını savundu.
Savcılıkça ifadesi alınan şüphelilerden 6'sı tutuklama istemiyle 2'si ise adli kontrol talebiyle nöbetçi sulh ceza hakimliğine sevk edildi. Nuriye Dilmaç'ın eski eşi D.D'nin de aralarında bulunduğu 5'şüpheliyi 'kasten öldürme' suçundan tutuklanarak ceza infaz kurumuna gönderildi. 3 şüphelinin de adli kontrolle serbest bırakıldı. Nuriye Dilmaç'ın cesedini bulmak için Şile'de arama çalışması başlatıldı