Śledztwo Zbieranie dowodów policja rozpoczęła od rewizji „zamku” aresztowanego. Wizja lokalna ujawniła niezwykłe wyposażenie tego budynku. W pokojach znajdowały się rurki gazowe i ukryte wizjery. Dopływ gazu regulowano z gabinetu Holmesa, dzięki czemu ten, nie ruszając się z miejsca, mógł wypełniać gazem dowolnie wybrane przez siebie pomieszczenia. Na dodatek odkryto, że niektóre z pokoi wyłożone były azbestem lub stalowymi płytami, inne zaś w ogóle nie miały okien. Parter i piętro połączone były z piwnicą przy pomocy szerokich zsypów. W piwnicy zaś znajdowały się narzędzia chirurgiczne i piec krematoryjny, wystarczająco duży, by można było w nim spalić ludzkie zwłoki. Tych informacji nie włączono jednak do śledztwa, gdyż nie było wystarczających dowodów wskazujących na zbrodniczą działalność Holmesa.
Wyrok i egzekucja W procesie Holmesa dowiedziono mu jedynie zamordowanie Pitezela i za to został skazany na karę śmierci. O pozostałych jego zbrodniach wiemy jedynie z pamiętników, które spisywał w więzieniu i za słoną opłatą sprzedawał do gazet. Holmes początkowo przyznał się do popełnienia 27 morderstw na terenie Chicago, Indianapolis i Toronto oraz do 6 usiłowań zabójstwa. Po jakimś czasie odwołał swoje zeznania, twierdząc, że był opętany przez szatana.