Den 28. mai 1986 ble Christer Pettersson – en småkriminell person med rusmiddelavhengighet angivelig kryssforhørt for første gang om hva han gjorde på mordkvelden. Fra oktober 1988 har politiet interessert seg spesielt for Pettersson, og fra 16. november 1988 begynte de å avlytte hans telefon. Den 14. desember 1988 ble han nok en gang hentet inn til forhør, og Lisbet Palme pekte ut Pettersson som gjerningsmann under en videokonfrontasjon. Pettersson ble pågrepet og satt i varetekt. Rettsforfølgelsen startet i Stockholms tingsrätt den 29. mai 1989.