El sábado 4 de agosto de 2012, Schjetne, que había perdido a un primo en la masacre de Utøya un año antes,^[6]​ asistió a un partido de fútbol de la Copa de Noruega con un grupo de amigos, apoyando al equipo Skeid Fotball. Alrededor de las 19:45 horas, fue vista por las cámaras de seguridad en un autobús en Tveita, de camino a casa. Cenó con su familia antes de salir a visitar a otra amiga. Schjetne comenzó a caminar hacia su casa desde la casa de su amiga justo antes de medianoche, que era su hora límite para volver. El trayecto le habría llevado unos treinta minutos. Cuando no llegó mucho después de esa hora, la familia avisó a la policía.^[7]​

Aproximadamente una hora más tarde, dos chicos que pasaban por una guardería local encontraron los zapatos, los calcetines y el iPhone de Schjetne, a la que sus amigos y familiares llamaban repetidamente. Se pidió a los chicos que entregaran los objetos a los padres de Schjetne, que vivían cerca, y así lo hicieron.^[8]​ Sus padres habían registrado la misma guardería anteriormente, alrededor de las 0:30.^[9]​ Según ellos, ninguno de los objetos estaba allí en ese momento, lo que más tarde daría lugar a especulaciones sobre la posibilidad de que hubieran sido colocados allí en el intervalo entre el registro y su descubrimiento.^[10]​

Varios vecinos del lugar describieron haber oído gritos femeninos fuertes y frenéticos procedentes de la zona durante la noche.^[11]​ Un vecino informó de que había visto un coche circulando a gran velocidad hacia la guardería inmediatamente antes de oír los gritos.^[12]​ Otros testigos describieron haber visto un coche misterioso aparcado con los faros encendidos fuera de la guardería el sábado por la noche. A pesar de las repetidas peticiones públicas de las autoridades, ningún conductor se presentó.^[13]​

Las búsquedas de Schjetne comenzaron inmediatamente después de su desaparición. Cientos de voluntarios de toda la zona de Oslo se congregaron en una operación de búsqueda masiva. La familia recibió pronto solicitudes de personas que querían mostrar su apoyo ofreciendo grandes recompensas; una persona ofreció 500 000 coronas noruegas. Tras consultar con la policía, la familia rechazó las ofertas,^[14]​ pero más tarde las aceptó, y la recompensa acabó ascendiendo a más de 950 000 coronas noruegas.^[15]​ Los voluntarios, junto con las unidades policiales, peinaron el barrio y los parques locales, mientras que los buzos de búsqueda y rescate del cuerpo de bomberos registraron el lago Østensjø, cercano al lugar de su desaparición.^[16]​

La búsqueda se amplió con el tiempo para incluir los bosques adyacentes a Oslo, incluidos Østmarka y Nordmarka. Un número récord de voluntarios y personal de búsqueda y rescate se desplazó a la zona, con la ayuda de helicópteros de la policía equipados con tecnología de detección de calor y perros de búsqueda. La Cruz Roja Noruega acudió con 40 unidades caninas, que buscaron las 24 horas del día y cubrieron más de 1 300 kilómetros cuadrados, guiadas por mapas GPS.^[17]​ Varios conocidos psíquicos autoproclamados intentaron localizar a la niña desaparecida.^[18]​ Aparte de un calcetín blanco que más tarde se determinó que no coincidía, y a pesar de la operación de búsqueda de personas desaparecidas más extensa de la historia reciente de Noruega, no se encontró ningún rastro de Schjetne.^[19]​

Durante los primeros días tras la desaparición, la policía de Oslo recibió casi dos mil pistas del público.^[20]​ Revisaron más de 13 horas de cintas de vigilancia sin resultados significativos. El lunes 6 de agosto, la policía noruega emitió una alerta internacional para Schjetne y el caso se transfirió a la Sección de Delitos Violentos y Sexuales.^[21]​ Se contrató a analistas expertos del Servicio Nacional de Investigación y del Servicio de Seguridad Policial para que ayudaran a examinar el historial de Schjetne en Internet y en las redes sociales.^[22]​

La teoría principal en ese momento era que Schjetne había sido secuestrada por una persona en un coche contra su voluntad y que el autor podría haber utilizado su teléfono móvil antes de dejarlo en el lugar de los hechos para despistar a las autoridades.^[23]​ Siete días después de su desaparición, el 11 de agosto de 2012, la familia hizo un emotivo llamamiento al autor a través de los medios de comunicación, pidiendo su liberación.^[24]​ Por esas mismas fechas, se anunció que el abogado Harald Stabell sería designado oficialmente para ayudar a la familia.^[25]​

El 16 de agosto de 2012, doce días después de la desaparición de Schjetne, se descubrieron los restos parcialmente descompuestos de una mujer en un jardín privado en Ski, un suburbio a unos 30 minutos del centro de Oslo. Tras diversas especulaciones, la policía anunció que se trataba del cadáver de otra persona no relacionada con el caso.^[26]​ El 22 de agosto de 2012, la policía de Oslo anunció que estaba buscando específicamente al conductor de un vehículo burdeos que fue visto en la zona de la desaparición.^[27]​ La policía también dijo que estaba comprobando los propietarios de los coches; detectives vestidos de civil fueron puerta por puerta, fotografiando coches y entrevistando a personas del barrio. Se visitaron más de cien direcciones con la esperanza de obtener nueva información.^[28]​^[29]​

Casi cuatro semanas después del inicio de la investigación, la policía acusó a un violador condenado de la comunidad de Schjetne de realizar declaraciones falsas a los investigadores.^[30]​ El abogado del hombre, Kim Gerdts, afirmó que la policía había utilizado coacción ilegal.^[31]​ La policía declaró que, aunque se sospechaba que había mentido a las autoridades en relación con las supuestas observaciones de los testigos, no era sospechoso en el caso de asesinato.^[32]​

La policía declaró que estaba investigando una posible conexión entre la desaparición de Schjetne y un delincuente sexual en serie no identificado que había sido vinculado, mediante pruebas de ADN, a tres casos de agresión sexual, violación y exhibicionismo ante menores, todos ellos ocurridos en la zona en la que desapareció Schjetne. La policía realizó pruebas de ADN voluntarias a personas que vivían cerca de las escenas del crimen sin establecer ninguna conexión con el delincuente.^[33]​

La zona donde finalmente se encontró el cuerpo de Schjetne, Sofiemyr, en Oppegård, está cerca del lugar donde otras dos jóvenes fueron encontradas asesinadas tras ser secuestradas en Oslo en la década de 1980. Esto llevó a especular que un asesino en serie había vuelto a matar tras una pausa de 25 años.

El 4 de septiembre de 2012, la policía anunció que el cuerpo de Schjetne había sido encontrado en Sofiemyr (Kolbotn), a unos 20 minutos del lugar donde había desaparecido. El cuerpo se encontraba en estado de descomposición, envuelto en varias capas de plástico y ropa, parcialmente oculto en un terreno boscoso y montañoso, y junto a una zona industrial con muchos edificios abandonados. La autopsia y el posterior informe forense revelaron que había sufrido un traumatismo craneal grave, pero descartaron que se tratara de una agresión sexual o abuso sexual.^[34]​

Al mismo tiempo, los medios de comunicación informaron de que dos hombres habían sido detenidos durante una redada en un almacén cercano en relación con el caso. Las detenciones fueron realizadas por la unidad táctica Delta de la policía en una operación puesta en marcha tras recibir una pista de un ciudadano. Los dos hombres, Chris Kenneth Giske, de 37 años, y su colega no identificado, de 64 años, fueron acusados de asesinato y de ser cómplices de asesinato. El hombre de 64 años no tenía antecedentes penales, pero Giske tenía múltiples condenas previas por delitos violentos, entre ellos una agresión sin motivo a una joven con una palanca en 2007.^[35]​

La joven, que sobrevivió por poco al ataque, sufrió una fractura de cráneo, una fractura por aplastamiento de la cabeza y un corte de 7 cm en la cara. Los psiquiatras designados por el tribunal, que observaron a Giske en ese momento, afirmaron que padecía un trastorno de personalidad antisocial (TPA), un trastorno de personalidad emocional e inestable y un trastorno de pánico. El abogado de la víctima calificó el caso como «uno de los peores casos que he visto que no ha terminado en asesinato».^[36]​ El informe psiquiátrico de 23 páginas del juicio reveló que Giske había sufrido alucinaciones auditivas durante más de una década. Según el informe, «las voces en su cabeza le habían ordenado salir y matar o agredir físicamente a personas al azar».^[37]​ Ambos hombres negaron inicialmente tener nada que ver con la desaparición y el asesinato de Schjetne.^[38]​

En octubre de 2012, el médico forense presentó el informe final de la autopsia a la policía. En él se concluía que no se podía determinar la causa exacta de la muerte, ni la hora exacta del fallecimiento. Sin embargo, se pudieron establecer varios hechos, por ejemplo, que Schjetne había sufrido un traumatismo contuso masivo en la cabeza, el pecho y la región abdominal, y que muchas de las lesiones de Schjetne le fueron infligidas después de su muerte.^[39]​

El 30 de octubre de 2012, el sospechoso, de 64 años, fue puesto en libertad. La policía declaró que, aunque ya no lo mantenían bajo custodia, no retiraban los cargos contra él. Al mismo tiempo, un tribunal ordenó que Giske permaneciera en aislamiento durante cuatro semanas más.^[40]​ Aproximadamente un mes después, los psiquiatras designados por el tribunal para evaluar el estado mental de Giske solicitaron que fuera trasladado al Hospital Dikemark y puesto bajo observación las 24 horas del día.^[41]​

El 9 de julio de 2013, once meses después de la desaparición de Schjetne, la fiscalía acusó formalmente a Giske de homicidio en segundo grado y secuestro.^[42]​ Dado que los psiquiatras del tribunal no pudieron determinar con certeza su estado mental, la fiscalía solicitó que se le impusiera al acusado un tratamiento psiquiátrico obligatorio, en lugar de la pena de prisión habitual.^[43]​

El juicio se inició en el Tribunal de Distrito de Oslo el 16 de septiembre de 2013, presidido por el juez Ingemar Nestor Nielsen. Giske estuvo representado por los abogados defensores John Christian Elden e Ida Andenæs. Negó el cargo de asesinato y alegó que era penalmente sano y competente, algo con lo que la fiscalía no estaba de acuerdo. El acusado no estaba obligado formalmente a declarar su culpabilidad o inocencia, ya que la fiscal principal, Nina Margoth Prebe, decidió solicitar tratamiento psiquiátrico obligatorio en lugar de una pena de prisión ordinaria.^[44]​

Cuando fue interrogado por el fiscal adjunto Jens Olav Sæther, el acusado hizo una serie de afirmaciones que fueron calificadas de «extrañas».^[45]​ Afirmó estar en posesión de un espejo con aparentes poderes mágicos, como la capacidad de otorgar protección física contra los enemigos u obligar a una persona a «confesar» sus malas acciones.^[46]​ Afirmó que había sido acosado y hostigado en su ciudad natal, Ålesund, por grupos de niños locales que estaban bajo la influencia directa de un recluso de Oslo. Dijo que había recibido amenazas violentas de miembros de una red de pornografía infantil. Cuando se le preguntó por su evaluación psiquiátrica, afirmó que el neuropsiquiatra experto que lo examinó y concluyó que padecía esquizofrenia paranoide trabajaba en realidad como bailarín de danza del vientre en su antiguo barrio.^[47]​

Giske fue condenado a tratamiento psiquiátrico obligatorio por el asesinato de Schjetne el 25 de octubre. El tribunal falló a favor de la acusación en todos los cargos.^[48]​ El tribunal dictaminó que, mientras Schjetne caminaba hacia su casa la noche del 4 de agosto, Giske la atropelló con su coche, causándole heridas graves. A continuación, la secuestró y la llevó a su taller mecánico en Bryn. La metió en su caravana, que estaba aparcada dentro de un granero abandonado.

El tribunal dictaminó que Schjetne aún estaba viva cuando llegó a la caravana y que, poco después, murió por un traumatismo craneal con objeto contundente, que le provocó una hemorragia masiva. El tribunal llegó a esta conclusión tras escuchar el análisis de un colchón ensangrentado que se encontró dentro de la caravana. Además, dictaminó que Giske había decidido matar a Schjetne para ocultar el secuestro. Después de matarla, envolvió su cuerpo en plástico antes de abandonarlo en el bosque junto al taller.^[49]​

Giske apeló la sentencia, negando los cargos y negando también que estuviera mentalmente enfermo. Los padres de Schjetne apelaron la cantidad de la indemnización económica que les había concedido el tribunal (20 000 coronas noruegas cada uno).^[50]​ El 16 de julio de 2014, el Tribunal Superior de Noruega desestimó la apelación de Giske, agotando así su proceso de apelación.^[51]​

Tras la desaparición, se produjo una oleada de simpatía, especialmente en la comunidad local, y miles de personas se pusieron en contacto con las autoridades con el deseo de ayudar. Entre las personas que mostraron su apoyo se encontraban un amigo de la familia Schjetne que actuó como coordinador voluntario y portavoz de la misma, el escritor de novelas policíacas Gunnar Staalesen,^[52]​ los jugadores del club de fútbol local Vålerenga Fotball que participaron en la búsqueda y la ministra de Educación, Kristin Halvorsen, que movilizó a su departamento para apoyar a la familia.^[53]​

El funeral de Schjetne se celebró el 19 de septiembre en la iglesia de Oppsal. Acudió una multitud de unas 700 personas, entre las que se encontraban muchas personalidades, como la ministra Halvorsen y Martin Halla, que cantó una canción en su honor. El funeral fue oficiado por Sturla Stålsett, hijo del antiguo obispo de Oslo Gunnar Stålsett.^[54]​ Sus restos fueron enterrados en el cementerio de Alfaset, en el municipio de Alna.^[55]​

Cinco semanas después de la desaparición de Schjetne, y casi una semana después de que fuera encontrada muerta, miles de residentes de Østensjø llenaron con velas y antorchas el kilómetro de camino que Schjetne recorría cuando fue secuestrada, en un intento por recuperar el barrio. Esta «manifestación de luz» tenía como objetivo reafirmar la sensación de seguridad en las calles.^[56]​

El caso tuvo un fuerte impacto en el barrio, la ciudad y toda la nación. Los adolescentes informaron de que ya no se sentían seguros en sus comunidades.^[57]​ Las encuestas mostraron que más de la mitad de los padres del país temían más que antes por sus hijos. Además, un número cada vez mayor de mujeres afirmaba sentirse insegura al salir a la calle después del anochecer.^[58]​