Pasca pra-rekonstruksi, polisi melakukan pemeriksaan terhadap semua pihak yang berkaitan dengan kematian Mirna, termasuk Jessica. Hingga pada 29 Januari 2016, Jessica ditetapkan sebagai tersangka, dia ditangkap pihak kepolisian satu hari setelahnya di sebuah hotel di Jakarta Utara.
Praperadilan dan Persidangan
Penetapan tersangka terhadap Jessica sempat mendapatkan perlawanan. Jessica melalui kuasa hukumnya, Yudi Wibowo Sukinto, mengajukan praperadilan. Terdapat 21 butir permohonan yang diajukan Jessica dalam sidang praperdilan perdananya, di mana hal yang paling disorot adalah terkait mekanisme penggeledahan, penahanan, pencekalan, yang dilakukan polisi terhadap Jessica.
Pada 1 Maret 2016, Hakim Tunggal PN Pusat I Wayan Merta memutuskan untuk menolak secara keseluruhan praperadilan yang dimohonkan oleh Jessica. Dalam pertimbanganya, hakim menilai permohonan yang diajukan oleh pihak Jessica tidak jelas. Hakim juga menilai seluruh proses penyidikan hingga penahanan yang dilakukan kepolisian sudah sesuai dengan prosedur.
Tiga bulan pasca putusan pra-peradilan, kasus Jessica Kumala Wongso disidangkan. PN Jakpus menunjuk tiga orang majelis hakim yang menangani kasus Jessica yakni Kisworo sebagai hakim ketua, Partahi dan Binsar Panjaitan masing-masing sebagai hakim anggota.
Dan untuk pertama kalinya, Jessica duduk di kursi pesakitan pada 15 Juni 2016 dengan agenda pembacaan eksepsi oleh pengacara. Persidangan ditayangkan secara online, di mana seluruh masyarakat dapat melihat jalannya proses persidangan melalui televisi.
Salah satu perdebatan menarik dalam proses persidangan adalah mengenai kadar racun dalam tubuh yang menyebabkan kematian Mirna. Untuk membantah semua bukti dari pihak jaksa, Otto Hasibuan yang ditunjuk sebagai Ketua Tim Jessica kala itu, menghadirkan dua ahli dari Australia, yaitu ahli toksikologi forensik Michael Robertson dan ahli patologi forensik, Richard Byron Collins.
Tak hanya itu, persidangan juga menghadirkan saksi-saksi ahli psikologi untuk dimintai keterangan terkait perilaku Jessica yang menyusun paperbag di atas meja 54 Kafe Olivier, salah satunya adalah ahli psikologi Universitas Indonesia Dewi Taviana Walida Haroen.