Lychau Hansen ble den 12. november 2010 anholdt på sin bopel, Danshøjvej 56 i Valby, siktet for sexdrapet på Lene Buchardt Rasmussen og to voldtekter. Han ble dagen etter, den 13. november 2010, fremstilt i grundlovsforhør i Københavns Byret, hvor han ble varetektsfengslet frem til den 8. desember 2010. Han ble overført til Vestre Fængsel, hvor han satt i frivillig isolasjon. Efterfølgende fikk han forlenget sin varetektsfengsling og ble ytterligere siktet for ett drap mere samt seks voldtekter.