11 декабря 1985 года Михасевич сознался в убийстве своей последней жертвы — Вали Пироговой, затем рассказал еще о четырех убийствах. О первой своей жертве — девятнадцатилетней Люде Андараловой — он вспомнил все до мельчайших подробностей. Когда его привезли в деревню Экимань, он безошибочно показал место, где 16 мая 1971 года совершил «самое первое удушение». Он сознался и в тех убийствах, за которые 14 человек уже были осуждены. Пройдет немного времени, и станет известно, какой ценой выбивались из этих людей признательные показания; как Витебский областной суд штамповал обвинительные приговоры, ни один из которых так и не был отменен Верховным судом ни БССР, ни СССР.
После завершения следствия Михасевича из Витебского СИЗО этапировали в Минск, в СИЗО КГБ. Оттуда маньяка направили на судебно-медицинскую экспертизу в Московский НИИ им. Сербского. Психиатры признали убийцу абсолютно вменяемым, т. е. человеком, способным контролировать свои поступки и отдавать себе отчет в совершаемых действиях. В их заключении говорилось: «Михасевич психическим заболеванием не страдает, у него имеются психопатические черты характера и склонность к сексуальным перверсиям (извращениям). Эти особенности личности сопровождаются наличием половых извращений в виде проявления садизма.»
19 мая 1987 года Судебная коллегия по уголовным делам Верховного суда СССР признала Михасевича виновным в умышленных убийствах 36 женщин с целью удовлетворения своих извращенных половых влечений. По совокупности совершенных преступлений подсудимый был приговорен к высшей мере наказания — расстрелу.
Свою вину Михасевич не признал и, глядя бесцветным взглядом в зал судебного заседания, равнодушно изрек: «Я все равно бы это делал». Смертный приговор обжаловать он не пытался. Апелляцию в президиум Верховного Совета БССР подала его мать. Но 19 января 1988 года Михасевича расстреляли.
Олег Адамов, один из тех, кто безвинно был приговорен к тюремному заключению за одно из убийств, совершенных Михасевичем, отсидел в заключении два года (это он в камере пытался лишить себя жизни). В сентябре 1987 года Адамов уже в качестве потерпевшего проходил в суде Латвийской ССР по делу следователей, сфабриковавших против него обвинение. В ходе судебного процесса трое подсудимых: два оперативных работника и начальник уголовного розыска получили незначительные условные сроки наказания. Судья заключил, что они так действовали «из ложно понятых интересов дела». Лишь бывший зональный прокурор Белорусской транспортной прокуратуры Сороко (руководитель следственной группы по «делу Адамова») «за привлечение к уголовной ответственности заведомо невиновного из карьеристских соображений» был приговорен к лишению свободы сроком на четыре года с отбытием наказания в колонии для «VIP-персон». Всего же «наказание» понесли более 200 работников правоохранительных органов, причастных к «витебскому делу» — правда, в основном по партийной линии. Лишь единицы были отстранены от работы, а некоторых отправили на пенсию.
Когда вина Михасевича была доказана и невинно осужденные по «витебскому делу» вышли на свободу, белорусский режиссер В. Дашук взял у них интервью для своего документального фильма, который так и назывался «Витебское дело». На вопрос, почему они себя оговорили, все отвечали примерно одно и то же: «Когда за тобой захлопывается железная дверь камеры в следственном изоляторе, а следователь вместе с прокурором и адвокатом ежедневно тебя уговаривают: признайся, иначе отсюда уже не выйдешь, — понимаешь, что ты обречен и никто тебе не поможет.»
Фильм «Витебское дело» был закончен в 1989-м. Но на экраны вышла только первая серия — о бесчинствах Михасевича, две остальные — о преступлениях органов уголовной юстиции, в том числе следователей, прокуроров и судей, пылятся в фильмохранилище киностудии «Беларусьфильм». В 1990 году по материалам «витебского дела» снят и художественный фильм — «Место убийцы вакантно».
После разоблачения Г. Михасевича, выяснения чудовищных ошибок следствия и разразившихся затем скандалов, в СССР впервые, собственно, и заговорили открыто о существовании проблемы серийных убийств, началось серьезное изучение этой проблемы. Появились специальные, пусть и закрытые для широкой публики, монографии на эту тему. Для советской правоохранительной системы Михасевич явился неким катализатором, как и знаменитый американский маньяк Тэд Банди для ФБР, — серийные убийцы были замечены и отделены от прочих преступников, для их выявления были разработаны специальные методы, учитывающие специфику подобных преступлений.
Российские «фантомасы», или Дело братьев Толстопятовых