Antônio foi indiciado pelo Ministério Público pelos crimes de homicídio duplamente qualificado, por motivo fútil e impossibilidade de defesa da vítima, e ocultação de cadáver.
Marleide, 37 anos, desapareceu no dia 21 de agosto de 2010 após sair de casa sem documentos - ela disse para a família que encontraria com Antônio. O suspeito foi preso um mês depois, quando se apresentou espontaneamente na delegacia sem saber que havia um mandado de prisão contra ele. Desde a época, ele nega qualquer envolvimento com o crime.
A ossada da engenheira foi encontrada em um matagal na Ilha de Itaparica, em agosto de 2011. A polícia encontrou a ossada com a ajuda de um militar que disse ter sido coagido por Antônio para levar o corpo até a ilha. A identificação da ossada ocorreu por meio de exames de DNA e comparação genética com a mãe da engenheira, realizados pelo Departamento de Polícia Técnica (DPT).
A acusação foi feita pelos promotores de Justiça Davi Gallo e Jânio Braga.