15 maja Zofia Paluchowa udała się ponownie do domu na spotkanie z Maciejem Paluchem po odbiór zaległych alimentów, w tym też dniu była widziana po raz ostatni ok. godziny 14., jak wchodziła w zabudowania swojego gospodarstwa, witana przez męża.
18 maja 1927 roku matka Zofii Paluchowej, Marianna Frontczakowa, oficjalnie zgłosiła zaginięcie swojej córki do Prokuratury Sądu Okręgowego w Krakowie. Po wizji lokalnej w gospodarstwie Palucha znaleziono szczątki ludzkie, które także zaczęto znajdować w niedaleko płynącej rzece Dłubni. W trakcie śledztwa wykazano, że są to szczątki Zofii Paluchowej.
Po przeprowadzonym śledztwie prokuratura wniosła akt oskarżenia przeciwko Maciejowi Paluchowi „o zbrodnię morderstwa z § 134 i 135 IV w związku z § 136 ustawy karnej austriackiej”. Rozprawa sądowa toczyła się na początku grudnia 1927 przed Trybunałem Przysięgłych przy Sądzie Okręgowym Karnym w Krakowie, a ze względu na rozpoznawalną ofiarę morderstwa oraz szerokie jej upublicznienie przez „Ilustrowany Kurier Codzienny” była to jedna z głośniejszych spraw kryminalnych początków XX w. na terenie Galicji. Podczas rozprawy Maciej Paluch nie przyznawał się do popełnienia morderstwa. Wydany wyrok skazał go na „15 lat ciężkiego więzienia, obostrzonego twardym łożem co miesiąc oraz ciemnicą każdego 15 maja, w rocznicę zbrodni”.