Según fuentes cercanas a la investigación, Agostina Vega habría sido abusada y murió por asfixia mecánica. Sin embargo, el desmembramiento y posterior entierro del cadáver en bolsas generaron daños severos en las vísceras que obstaculizan la realización de estudios forenses precisos. Los investigadores advierten que será difícil comprobar científicamente ciertos aspectos del caso debido a estas condiciones atípicas.

El informe preliminar de la autopsia determinó un daño severo en los órganos internos de la joven. Como resultado, no fue posible tomar muestras de hisopados para confirmar signos de abuso sexual, aunque se confirmó que Agostina no estaba embarazada. El cuerpo fue encontrado el 30 de mayo en un descampado del barrio Ampliación Ferreyra, en Córdoba, después de permanecer enterrado durante más de cinco días.

Los investigadores creen que Claudio Barrelier, de 33 años y ex pareja de la madre de Agostina, trasladó los restos en bolsas y un balde dentro de un Ford Ka negro el lunes por la mañana. Las cámaras de seguridad registraron el movimiento de las partes del cuerpo. Expertos en criminalística señalan que determinar la fecha exacta de muerte resulta complicado sin muestras de humor vítreo del ojo, el único método confiable en cadáveres en estas condiciones.

Según los investigadores, el homicidio no habría sido planificado, sino que ocurrió de manera precipitada durante un encuentro que sí estaba premeditado. Se cree que la muerte fue por asfixia mecánica, posiblemente por estrangulamiento, utilizando un cuchillo de cocina como arma. Las pruebas de Luminol realizadas en la vivienda de Barrelier dieron resultado positivo, incluso en elementos cortantes, mientras se aguardan los resultados de análisis en el vehículo utilizado y en dispositivos móviles para reconstruir los movimientos previos y posteriores a la desaparición.