Pada 16 Januari 2016 atau enam hari setelah pemakaman, Kepala Puslabfor Polri saat itu, Brigadir Jenderal Alex Mandalikan, mengungkapkan bahwa ada zat sianida dalam kopi Mirna.
Racun mematikan tersebut juga ditemukan di lambung Mirna.
Setelah diperiksa, ternyata ada sekitar 3,75 miligram sianida dalam tubuh Mirna.
Oleh karena itu, polisi meningkatkan penyelidikannya menjadi penyidikan.
Peningkatan status tersebut karena diduga ada tindak pidana dalam kematian Mirna.
Polisi lantas melakukan gelar perkara sebelum menetapkan tersangka.
Setelah melakukan penyelidikan mendalam, termasuk melihat rekaman kamera CCTV dan memeriksa Jessica, Hani, keluarga Mirna, dan pegawai kafe Olivier sebagai saksi, polisi pun menetapkan tersangka.
Pada 29 Januari 2016, polisi menetapkan Jessica sebagai tersangka.
Perempuan berambut panjang itu lantas ditangkap keesokan harinya di sebuah hotel di Jakarta Utara.
Jessica, yang beberapa hari sebelumnya kerap tampil di televisi swasta untuk membahas kematian temannya, diduga menaruh racun sianida dalam kopi Mirna.
Usai ditangkap, Jessica menjalani sejumlah pemeriksaan, termasuk melakoni tes kejiwaan di RSCM guna mengetahui motif di balik pembunuhan Mirna.
Pihak Jessica mengajukan praperadilan ke Pengadilan Negeri (PN) Jakarta Pusat pada 16 Februari 2016.
Salah satu kuasa hukum Jessica, Yudi Wibowo, mengatakan bahwa pihaknya mengajukan praperadilan lantaran merasa penetapan dan penahanan terhadap kliennya tidak sah.
Namun, PN Jakarta Pusat menolak gugatan praperadilan yang diajukan Jessica pada 1 Maret 2016 karena dianggap salah alamat.
Setelah cukup lama lantaran berkas perkara tak kunjung selesai sehingga Jessica ditahan selama lima bulan, persidangan kasus pembunuhan Mirna untuk pertama kalinya digelar pada 15 Juni 2016.
Butuh 32 kali persidangan dan puluhan saksi dihadapkan ke pengadilan sebelum hakim akhirnya menjatuhkan putusan.
Pada 27 Oktober 2016, Jessica dinyatakan bersalah atas pembunuhan berencana kepada Mirna.