No Natal de 1996, JonBenét foi declarada desaparecida. Segundo Patricia, uma nota de resgate estava na escada da casa na manhã em que a garota desapareceu. A carta, que tinha três páginas e era destinada ao pai da menina, John, exigia um pagamento de 118 mil dólares (cerca de R$ 666 mil na cotação atual) como resgate por JonBenét. “Fale com alguém sobre essa situação e sua filha será decapitada”, dizia a carta.
Horas depois, o corpo da garota foi encontrado no porão da casa da família por John. O corpo de JonBenét estava envolto em uma coberta. À CNN, John contou que retirou a fita que estava na boca da filha e tentou desamarrar as mãos da menina. De acordo com a autópsia, JonBenét foi torturada, sofreu traumatismo craniano e foi morta por asfixia em um estrangulamento. A ferida na cabeça da garota tinha mais de 21 centímetros de comprimento.
Manchas de sangue na roupa íntima da garota indicam que JonBenét havia sofrido abuso sexual. O DNA realizado na amostra de sangue não teve resultado significativo, mas indicou que os pais de JonBenét não eram os donos do sangue encontrado no corpo da filha.
Autoridades que atenderam ao chamado disseram que não havia sinais de que algo suspeito havia acontecido na casa. “Não havia sinal de luta, nem sinal de entrada à força na casa. Não havia pegadas do lado de fora da casa”, disse o policial local Fred Patterson em entrevista à CNN.
Família foi investigada pelo crime. Os pais de JonBenét foram os principais alvos no início da investigação, que buscava entender por qual motivo o sequestrador teria deixado um bilhete solicitando resgate sendo que o corpo da vítima estava na casa. Diversas teorias foram debatidas pelas autoridades, como a possibilidade de Patricia ter assassinado a filha e John ter encoberto o crime; ou de alguém ter entrado na casa por uma janela do porão. No entanto, nenhuma prisão ou descoberta concreta foram feitas por parte da polícia. Além de Patricia e John, o irmão de JonBenét também foi considerado suspeito de ter assassinado a garota. À época, Burke tinha apenas nove anos. Ao longo da investigação, Burke foi excluído da lista de suspeitos.