Озадаченный тем, что родственники его супруги скончались один за другим всего за шесть недель, муж Мэри Гиббс потребовал вскрытия. Топпэн старалась предотвратить это изо всех сил, но Гиббс, заподозрив неладное, обратился в полицию штата Массачусетс. Вскрытие тела Мэри Гиббс подтвердило подозрения ее мужа — жена погибла от инъекции смертельной дозы морфина с атропином, которую сделала ей сиделка.
К этому времени Топпэн уже бежала из Бостона. В конце концов ее арестовали в Эмхерсте (Нью-Гемпшир) 29 октября 1901 года — после того, как она успела отправить на тот свет свою собственную сводную сестру.
Поначалу Топпэн заявляла о своей невиновности, упомянув, однако, что у нее «часто бывают неприятности с головой». Когда следователи изучили ее прошлое, то составили большой список бывших пациентов Топпэн, которых постигла внезапная загадочная смерть. Допрошенная психиатрами, Топпэн наконец призналась, что отравила в общей сложности одиннадцать человек. Позднее она сообщила своему адвокату, что в действительности на ее счету 31 жертва.
На судебном процессе 1902 года врачи засвидетельствовали, что Топпэн «от рождения страдала слабостью нервной системы» и «недостатком нравственного чувства и самоконтроля». Были основания полагать, что эти качества передались ей по наследству: отец Джейн и ее сестра окончили жизнь в психиатрической клинике. Показания самой Топпэн окончательно убедили суд в ее невменяемости. «Высшая моя цель, — заявила она, — убить как можно больше людей. Как можно больше беспомощных людей. Мне хотелось бы убить всех на свете!» Сиделка-отравительница была объявлена умалишенной, ее поместили в психиатрическую клинику, где она и скончалась в 1938 году в возрасте восьмидесяти четырех лет.
Сталкиваясь с таким феноменом, как серийное убийство, люди, как правило, стремятся найти ему какое-нибудь рациональное объяснение. Ведь если бы исследователи смогли установить причину преступления, то, возможно, удалось бы выработать какое-нибудь средство против него (или, по крайней мере, идентифицировать потенциальных маньяков прежде, чем те успеют причинить людям вред). В процессе решения этой проблемы криминалисты выдвигали целый ряд предположений, начиная с дурного влияния родителей до гормональных отклонений (см. статью «Причины появления серийных убийц»). Некоторые специалисты объясняют такого рода преступления психическим сдвигом в результате «повреждения мозга в детском возрасте». Согласно их утверждениям, травматическое повреждение мозга может превратить человека в серийного убийцу.