Les autorités locales, instruites de cette disparition, ordonnèrent aussitôt des battues générales dans tout le pays. Durant les cinq premiers jours, elles ne produisirent d'autre résultat que la découverte d'un mouchoir rayé bleu et blanc, qui n'avait pas appartenu à la jeune Debully, et qui fut trouvé à peu de distance de la pièce de vigne.
Enfin le 16 août, dans une battue faite au milieu d'une roche située au-dessus de Montmiraux, dite la roche de la Charbonnière, on remarqua dans l'une des crevasses du roc des branchages de fougère fanée, qui paraissaient avoir été tout récemment foulés; on les déplaça, et l'on découvrit, par ce moyen, l'entrée d'une espèce de caverne dans laquelle on descendit.
Des débris d'artichaux, d'ognons, de cosses de pois et d'épis de blé, et un lit de foin et de mousse que l'on y trouva, annoncèrent que cette tanière avait servi d'habitation. Une odeur fortement cadavéreuse qui s'en exhalait excita de nouvelles recherches; et, à l'aide de lumières que l'on fit apporter, on trouva caché sous deux pieds de sable environ, dans un enfoncement pratiqué au fond de la grotte, un paquet volumineux que l'on en retira aussitôt.
Ce paquet renfermait un cadavre déjà en putréfaction; les jambes et les cuisses étaient repliées sur le ventre; le tronc étaient horriblement mutilé: le tout avait été enveloppé dans une chemise, un jupon et un mouchoir fortement entortillés par un lien de chêne. Les malheureux époux Debully reconnurent dans ce cadavre celui de leur fille.
Informé de cette découverte, qui ne laissait plus aucun doute sur l'existence d'un crime, le juge d'instruction du tribunal d'Étampes se transporta aussitôt sur les lieux, accompagné d'un chirurgien qui examina le cadavre avec soin. On reconnut que le corps avait été ouvert dans toute son étendue, à l'aide d'un instrument fort tranchant; que des plaies nombreuses et profondes avaient été faites sur plusieurs parties du corps avec la pointe du même instrument. La tête et le cou étaient gorgés de sang, tandis que le cœur et les vaisseaux sanguins qui l'environnent, étaient absolument desséchés.
Cependant, depuis la disparition de la jeune Debully, l'inquiétude régnait dans les campagnes voisines, et on épiait avec soin tous les étrangers qui paraissaient dans le pays.
Le 12 août, le garde particulier du canton aperçut dans un bois, et près d'une fontaine, un homme qui lui était inconnu, et dont la figure et l'extérieur lui parurent étranges. Il voulut s'en approcher, et cet homme disparut. Le lendemain, le garde le guetta presque toute la journée à la fontaine, et le voyant revenir le soir, il l'arrêta.
C'était Antoine Léger. Long-temps cet homme se renferma dans un système de dénégation absolue; mais enfin dans un interrogatoire où il avait été vivement pressé, il déroula lui-même la série de crimes dont il s'était rendu coupable; il en révéla jusqu'aux moindres circonstances; il en produisit les preuves; il indiqua à la justice et le théâtre du forfait et la manière dont il avait été consommé.
Léger, d'après son propre récit, avait toujours paru, dès sa jeunesse, d'un caractère sombre et farouche; il recherchait habituellement la solitude, et fuyait la société des femmes et des jeunes garçons de son âge. Impatient de s'éloigner de sa famille, de vivre dans un isolement complet, il quitta la maison paternelle, le 24 juin 1824, jour de la Saint-Jean, sous prétexte d'aller se placer à Dourdan comme domestique, n'emportant avec lui qu'une somme de cinquante francs et les habits qui le couvraient au moment de son arrestation. Au lieu de se rendre à Dourdan, comme il en avait manifesté l'intention, il vint directement à Étampes, y passa la nuit dans une auberge, se dirigea sur la Ferté-Aleps, s'arrêta dans les bois qui dominent le hameau de Montmiraux près de cette ville, et y resta jusqu'au 11 août. Il parcourut d'abord ces bois pour y chercher une retraite où il pût se mettre à l'abri des injures de l'air, et ce ne fut qu'au bout de huit jours qu'il découvrit les rochers de la Charbonnière, qui dès-lors lui servirent de repaire. Il s'y prépara aussitôt un lit composé de regain sec, qu'il descendit chercher dans la vallée.
Léger prétendit qu'il avait vécu pendant les quinze premiers jours de racines, de pois, d'épis de blé, de groseilles, et de fruits qu'il allait cueillir sur la lisière des bois; que, notamment au mois d'août, il alla la nuit voler des artichauts dans le jardin d'une filature voisine. Ayant un jour pris un lapin sur une roche, il le tua, et le mangea cru sur-le-champ; mais bientôt, sentant plus vivement les atteintes de la faim, pressé par le besoin, il se rendit un jour, vers neuf heures, à la Ferté-Aleps pour y acheter quelques livres de pain et du fromage de Gruyère. Il y retourna trois ou quatre fois encore à la même heure, en suivant le même chemin, et pour le même objet. Cependant, au milieu de la solitude, de violentes passions l'agitaient. Il éprouvait en même temps l'horrible besoin de manger de la chair humaine, de s'abreuver de sang; il ne tarda pas à en trouver l'occasion.