Серийные (как и массовые) убийцы женского пола отличаются от маньяков-мужчин тем, что в большинстве случаев их жертвами становятся люди, с которыми есть какая-то связь — клиенты или коллеги по работе, знакомые, родственники или даже члены собственной семьи…
Опять было проведено вскрытие и причиной смерти предполагался SIDS, но в этот раз коронёр (следователь по случаям необычной смерти с возможной криминальной подоплёкой), в отличие от своих предшественников из других городов, засомневался в этом, отметил причину как неопределённую и обратился к полиции с просьбой провести расследование. Это было поручено сержанту Бернарду Райану, который начал с бесед с обоими родителями, ещё не зная о смертях предыдущих трёх детей Фолбиггов и поначалу рассматривая произошедшее как трагический эпизод.
После смерти Лауры и беседы с полицейским Кэтлин разошлась с мужем и перебралась на другое место жительства, оставив многие вещи у Крэйга. Он обнаружил в тумбочке возле кровати дневники своей теперь уже бывшей жены. Она вела дневники всю жизнь и многие уничтожила, но часть сохранила. Их-то и нашёл брошенный муж, который передал их полиции с тем объяснением, что его и прежде смущала гибель всех их родившихся детей, а после прочтения записей жены у него возникли прямые подозрения.
Дневники Кэтлин Фолбигг показали её как женщину с неровным характером и негативным отношением к своим детям. Согласно дневниковым записям, сам факт деторождения её радовал, поскольку она доказывала себе, что является такой же нормальной женщиной, как многие другие. Но родившиеся дети были ей так же чужды, как и члены приёмных семей, в которых она росла. Ясно, что потеря родителей в раннем возрасте, узнавание обстоятельств смерти матери и исчезновения отца от сводных сестёр и взросление в чужих семьях сформировали её характер в огромной степени. Крэйг узнал из записей, что он и сам плохо повлиял на жену — она жаловалась дневнику на то, что муж всячески подтрунивает над её материнской полнотой, заигрывает с другими более худыми женщинами и что также дети могут стать стеной между ними. Кэтлин писала, что очень озабочена своим лишним весом и тем, что это важно для мужа. Что дети часто отнимают возможность сходить в спортзал, на танцы или пообщаться с друзьями и подругами. Что даже в своей семье она не чувствует себя полностью комфортно, а другой семьи у неё нет, хотя у Крэйга есть его братья и родители. Это может вызвать жалость, но некоторые другие серийные убийцы также были сиротами, росли в приютах или приёмных семьях, жаловались на отсутствие теплых отношений и враждебность окружающего мира, однако это не давало им права убивать кого-либо. Кэтлин прямо не писала в найденных дневниках об убийствах детей (наверное, потому и не забрала дневники сразу с собой и не уничтожила их), но на некоторых страницах говорила о своих вспышках гнева и ненависти по отношению к детям и о том, что ей пришлось сделать что-то ужасное. В одном месте она написала чуть более конкретно: «Я чувствую себя худшей матерью на земле. Боюсь, что она (Лаура) теперь оставит меня. Как это сделала Сара. Я знаю, что я была несдержанна и иногда жестока по отношению к ней, и она оставила меня. С небольшой помощью».
Дневник стал косвенной уликой и позже был представлен в суде. Прочитав его, а также узнав о смертях предыдущих детей, детектив Бернард Райан стал собирать доказательный материал — проводил беседы со знакомыми Кэтлин, врачами и другими специалистами. На это ушло 2 года. Виновность обвиняемого должна быть доказана «в пределах разумных сомнений». Такие убедительные доказательства против Кэтлин Фолбигг нашлись, и она была арестована 19 апреля 2001 года у себя дома. Ей было выдвинуто обвинение в преднамеренном убийстве четырёх собственных детей с 1989-го по 1999 год.