Познакомившись с женщиной или подростком, предлагал пойти в отдаленное место под благовидным предлогом. Иногда приходилось идти довольно далеко, при этом избегал смотреть жертве в глаза. По дороге обычно задавал вопросы о том, где они живут, учатся, работают. Особую ярость вызывали их требования немедленного совершения полового акта, а он не мог этого сделать, так как для возбуждения ему надо было увидеть кровь, а следовательно, нанести жертве повреждения. Перед тем, как наброситься на жертву, ощущал сухость во рту, всего трясло. При виде крови начинался озноб, «весь дрожал», совершал беспорядочные движения. Кусал жертве губы и язык, у женщин откусывал и проглатывал соски. В ряде случаев отрезал у потерпевших нос и заталкивал его в рот жертве. Ножом у женщин вырезал матку, а у мальчиков — мошонку и яички, матку и яички кусал зубами, а потом разбрасывал, что доставляло «звериное» удовольствие и наслаждение. В ряде случаев, когда убивал мальчиков, отрезал им яички, вспарывал живот и вытаскивал кишки. Когда вспарывал женщинам животы и добирался до маток, возникало желание «не кусать, а именно грызть их; они такие красные и упругие».
Чикатило рассказывал, что во время знакомства и затем в период преступного нападения он действовал как заведенный. Присущая ему стеснительность исчезала, как только он видел того или ту, на которых можно было бы напасть. Его начинало трясти, что-то накатывало, но старался ничем это не показать, что почти всегда удавалось. За день-два до очередного преступления и непосредственно перед его совершением ощущал острую потребность мучить, заставлять страдать, резать, унижать. Если жертва сопротивлялась, то это еще больше возбуждало и заставляло мобилизоваться, убийца и насильник становился активнее и агрессивнее.
На жертвы Чикатило нападал внезапно, после мирного разговора, беспорядочно наносил удары ножом либо камнем или душил, лез руками в половые органы и задний проход, разрывал или разрезал их, отрезал груди, губы, нос, кончик языка, соски, яички (у мальчиков), в большинстве случаев вырезал половые органы, расчленял трупы, копался во внутренностях. Иногда глотал кончик языка, матку, яички и иные небольшие части тела («я свое бешенство срывал на половых органах жертв»), но ни с одной из них не мог (по причине импотенции) совершить половой акт. Однако почти во всех случаях происходило семяизвержение или, как уточнил сам убийца, семявытекание, причем довольно вялое, что нередко приводило его в еще большее бешенство. В попытке имитировать половой акт вытекшую сперму брал на кончик пальца и заталкивал ее во влагалище, в задний проход или рот жертвы. Часто наносил ножевые ранения в глазницы.