I august 2017 forsvant den svenske journalisten Kim Wall under en tur med en av Madsens undervannsbåter. Etter først å ha avgitt sprikende forklaringer til politiet, innrømmet Madsen at han hadde dumpet henne på havet. Deler av liket hennes ble senere funnet ved kysten av Amager ved København. I oktober 2017 tilsto Madsen å ha partert liket av Wall, men nektet for å ha drept henne. I januar 2018 ble Madsen tiltalt for overlagt drap, likskjending og annet seksuelt forhold enn samleie av særlig farlig karakter.