经过整整8个小时的抢救，素媛保住了性命，但由于伤势过重，她需要安装人造肛门，并终身使用尿袋。这对一个8岁的小女孩来说，无异于噩梦。很快，警方就在案发现场提取到了赵斗顺的指纹，迅速将其逮捕，后来还在他的运动鞋上发现了素媛的血液。
面对铁证，赵斗顺竟然没有认罪的意思，在审问过程中，他冷静、从容，拒不认罪，甚至还在一审前，提交了长达300页的请愿书，以示“冤枉”，他还“义正言辞”地表示：“如果找到我性侵的证据，可以随意处置我。”如此嚣张的态度，让所有办案人员愤怒至极！
后来，警方掌握的证据越来越多，赵斗顺一看，立马改口，表示自己当时“喝醉了，不记得自己做过什么”，令人愤怒的是，法官最后真的以“年龄大且酒后精神不稳”，只判了赵斗顺12年有期徒刑（当年同类型案件最高为15年）。而对于这个结果，赵斗顺还“不满意”，想要上诉，但被驳回，由于当年网路还没有那么发达，所以该案件并未引起太大轰动。
直到5年后，电影《素媛》上映，无数韩国民众才知道了这起恶劣至极的案件，人们自发联合起来，向青瓦台请愿，要求韩国政府将赵斗顺改为无期徒刑，但很可惜，有关部门并没有做出改变。2020年12月，赵斗顺刑满释放。
