Спустя всего несколько дней после очередного преступления Вороненко был задержан. Сотрудниками милиции был проверен телефон, который убийца забрал у Алёны Гнатюк, именно он и помог задержать маньяка.

После ареста с подозреваемым стали работать врачи- психиатры, которые пришли к заключению о полной вменяемости Дмитро Вороненко. У него не было обнаружено никаких психических отклонений, он совершал убийства в здравом рассудке. Потом начались допросы следователей. Преступник отвечал на вопросы спокойно, не отказывался давать показания и рассказывал подробности своей жизни.

В результате милиционерам удалось собралать большое количество доказательств, свидетельствующих против Вороненко. Кроме признаний самого убийцы, были и показания свидетелей и результаты биологических экспертиз.

Самое страшное то, что преступник не раскаивался в содеянном, он не сожалел и не переживал. Вороненко действовал по четко разработанному собственному плану. Он хотел отомстить женщинам, которые отказали ему когда-то в рождении ребёнка. Он планировал расправиться с десятью женщинами и детьми. Он винил в произошедшем только свою несчастливую судьбу.

Дмитро Вороненко получил пожизненный срок, хотя судом должен был быть приговорен к смертной казни. Но, в России ввели моратория на смертную казнь.

В своем последнем слове маньяк сообщил, что чтобы он не сказал, его никто никогда не поймет. И даже прилюдная казнь ничего не изменит.
После окончания судебного дела Вороненко написал кассационную жалобу, с просьбой пересмотреть дело. Основанием для этого стал тот факт, что судебная экспертиза не определила точное время смерти девушек. Поэтому Вороненко подумал, что его убийства подойдут под другую статью «Надругательство над телами умерших». Это очень продуманный ход со стороны маньяка. Наказанием по этой статье является штраф или три месяца ареста. То есть, убийца всеми способами старается уменьшить срок своего наказания.