警察随后赶到了现场，仔细调查了恐怖的陈尸现场：尸体面朝上横卧，全裸，嘴角处被用刀撕开至耳部，从而使脸部显现出一种极为怪异的笑容，尸体被从腰部割断成两段，手肘高抬至头侧，小臂自然上扬，两腿分开。尸体内的血液已被全部排尽，但现场除尸体伤口处以外没有任何血迹，表明此处并非案发现场。而尸体上被清洗过的痕迹也说明了这一点，同时警方还发现尸体的手指出现了皱缩，所以他们认为凶手很可能曾经将尸体置于冰上。
黑色大丽花谋杀案
尸体下的露水表明弃尸的时间可能约为当日凌晨2时。尸检认为，死者腕部及踝部有绳索捆绑痕迹，表明她生前曾经被拘禁于某处；头前部以及右部有擦伤，右侧蛛网膜下腔出血，反映出受害者头部曾遭受重击。验尸官认为，伊莉莎白的死因是头部重击所引发的严重的内出血。验尸还发现，尸体内外均未发现精斑，但死者生前曾经遭到过惨无人道的虐待，死后尸体也遭到了凶手的破坏与侮辱。警方花费了大量的人力走访陈尸现场附近的住户及店铺，找寻可能存在的带有血迹的衣物或凶器，除此之外还盘问了伊莉莎白超过20名前男友，不过所获甚少。
调查过程从一开始就充满了混乱：当警察到场时，一大批记者和围观者同样闻讯而来，他们甚至冲进了案发现场到处踩踏，因此有些证据很可能已经在第一时间被破坏。
当时警察和媒体的糟糕合作很可能是案件未能破解的重要原因：警察花了数日才实现对案件调查的全面控制，而在此之前，记者可以随意进入警局并抢在警察之前获得证据。
黑色大丽花谋杀案
警方在经过初步调查后毫无头绪，只能先尝试确认死者的身份。
警方从尸体上提取了指纹，将其与尸体照片发送到FBI总部并与记录在案的1.04亿个指纹进行对比，56分钟后，FBI确认这枚指纹来自伊莉莎白·肖特，这一结论同时也得到了照片对比的支持。伊莉莎白·肖特，23岁，白种女性，身高171厘米，体重51.2公斤，蓝眼睛，头发原为褐色，后被染成黑色。
1947年1月23日，《洛杉矶先驱报》接到了一个自称是“黑色大丽花复仇者”的电话，宣称自己将会给报社发去一系列可以证明死者身份的包裹。第二天，报社收到了这个包裹，它已经经过仔细的处理，抹去了所有的指纹，里面包括死者生前与许多军人的合影、出生证明、社保卡等私人物品，以及一张包含75名男子姓名的名单。
