El fiscal general de la provincia de Rosstov emitiría una orden de detención contra Chikatilo, efectiva a partir del 20 de noviembre de 1990. Y ese mismo día, en efecto, fue retenido por la KGB, mientras éste con paso lento y senil decía " ¿Cómo pueden hacerle esto a una persona de mi edad?". En los interrogatorios, afirmó que simplemente era un ciudadano normal, que no había cometido ningún tipo de delito, y que era objeto de una persecución absurda por parte de la policía. El 27 de noviembre prometió que estaba dispuesto a aportar pruebas de sus crímenes si no continuaban atosigándole con los interrogatorios que le recordaban los detalles, y dos días después se derrumbó ante un psicólogo a quién acabó confesando 53 asesinatos. Posteriormente guió a los investigadores a los distintos lugares con la esperanza de que el número de muertes lo convirtiera en un "espécimen de estudio científico".