Den 13. september 1984, nøyaktig en uke etter hans femtende drap det året, ble Tsjikatilo observert av en etterforsker i sivil idet han forsøkte å lokke med seg en ung kvinne fra en bussholdeplass, like etterpå ble han arrestert og varetektsfengslet. En ransaking av eiendelene hans avslørte en kniv og et tau. I tillegg kom det frem at han var under etterforskning for mindre tyverier hos sin tidligere arbeidsgiver, noe som ga etterforskerne tillatelse til å utvide varetektsfengslingen.