В обычных условиях ни один гражданин СССР не мог быть задержан более чем на 72 часа без предъявления обвинения. В случае с Чикатило детективам требовалось дополнительное время для проверки его прошлого, поэтому они решили предъявить ему обвинение в «домогательствах к женщинам в общественных местах». Это незначительное обвинение предусматривало максимальный срок заключения до 15 суток, но этого времени было не достаточно для проведения дальнейшего расследования.
Однако вскоре после проверки его полицейского досье они обнаружили, что Чикатило уже находился под следствием по подозрению в краже рулона линолеума и автомобильного аккумулятора с завода, где он работал снабженцем. В Советском Союзе обвинение в хищении государственного имущества считалось тяжким преступлением, что давало следователям возможность держать его в тюрьме столько месяцев, сколько потребуется для тщательной проверки его биографии.
По мере изучения его истории полиция узнала о его болезненном интересе к детям, особенно к девочкам. Были раскрыты инциденты в школе, его акты вуайеризма и сексуальные домогательства к мальчику в общежитии. Несколько человек, живших по соседству с его «секретной» хижиной, сообщили, что он использовал её для встреч с проститутками, а также рассказывали о его привычке бродить по коридорам поездов.
Свидетельства, казалось, указывали на то, что он может быть тем убийцей, которого они искали. До тех пор, пока у него не взяли образец крови и не проанализировали его. Его группа крови была определена как «А». Если бы они взяли образцы его спермы, волос или слюны, то обнаружили бы, что его настоящая группа крови — «АВ», так как антигены «B» не всегда присутствуют в крови в достаточной концентрации для точного определения.
Единственными реальными уликами против него оставались содержимое его портфеля и полицейский отчёт о его деятельности на вокзалах. Невероятно, но нож и другие вещи были утеряны, когда один из местных лейтенантов полиции по ошибке вернул их домой Чикатило. Не имея достаточных доказательств для предъявления обвинения в убийствах, он был впоследствии осуждён за кражу и приговорён к одному году тюрьмы с исключением из Коммунистической партии. В декабре 1984 года, отсидев всего три месяца из первоначального срока, он был освобождён. Заносовский, всё ещё убеждённый, что убийца — Чикатило, позже был понижен в должности за «чрезмерное рвение» при исполнении обязанностей.
После празднования Нового года в кругу семьи Чикатило нашёл новую работу и вскоре был трудоустроен на локомотивостроительный завод в соседнем Новочеркасске. Как и прежде, его новая должность была связана с командировками. Большую часть года Чикатило воздерживался от убийств. Это продолжалось до тех пор, пока во время командировки в Москву он не поддался своему желанию.
1 августа 1985 года, завершив дела в столице, он приехал в Ростов, где познакомился с восемнадцатилетней умственно отсталой девушкой в поезде. Он предложил ей водки, если она сойдёт с ним на маленькой станции. Она согласилась и последовала за ним в лес вблизи железнодорожной линии.
Вскоре после этого её обнажённое тело с 38 ножевыми ранениями лежало бездыханным. Чикатило завершил своё путешествие и отправился домой. Позже, через месяц после возвращения, он встретил молодую женщину на автобусной станции в Шахтах, которая пожаловалась, что ей негде спать. Пожертвовав небольшую сумму в обмен на сексуальные услуги, он привёл её в лесную рощу и попытался вступить с ней в связь, но вновь не смог достичь эрекции. Когда она начала смеяться над ним, он убил её и оставил тело в поле. Это было его последнее убийство в том году.