13 июня в 12.10 соседка, привлеченная лаем собаки, обнаружила их трупы и вызвала полицию. Копы в свою очередь первым делом допросили Симпсона. На вопрос полицейских, что он делал в период с 22.00 до 23.00 прошедшей ночью (в это время произошло убийство), тот ответил, что безвылазно находился у себя дома, в шести минутах ходьбы от дома Николь (их дома разделяло 3 километра 200 метров).
Однако вечером того же дня в руках полиции появились первые серьезные улики, ставящие под сомнение показания Симпсона. На месте преступления и на дорожке, ведущей от автомобиля к его дому, были обнаружены пятна крови, которые по своей группе были идентичны группе крови подозреваемого. Кроме этого, в саду возле дома Симпсона была найдена окровавленная перчатка на правую руку, а ее левая пара была обнаружена на месте преступления. После этого сыщики тотчас могли предъявить Симпсону обвинение в убийстве, но они решили повременить и в течение трех последующих дней собирали дополнительные улики. Наконец 17 июня адвокату Симпсона Шапиро сообщили, что все собранные улики указывают на участие в этом убийстве его клиента. Сам Симпсон в это время жил в доме своего приятеля Аля Коулингса, и, как только весть об этом обвинении дошла до них, оба сели в автомобиль Коулинга "Форд бронко" и пустились в бега. Полицейские бросились в погоню.
Эта погоня длилась около полутора часов. Причем с 18.50 американское телевидение включило ее прямую трансляцию и миллионы граждан США, затаив дыхание, наблюдали за всеми перипетиями на главной автостраде Лос-Анджелеса. Наконец в 20.45 в доме своей матери, к которой он заехал, чтобы проститься, Симпсон был арестован и вскоре помещен в одну из камер главного полицейского управления Лос-Анджелеса. 18 июня его отправили в одиночку центральной окружной мужской тюрьмы, где он и находился до суда.
Предварительное следствие по этому делу продолжалось более полугода и за это время было собрано достаточно доказательств вины Симпсона. Эти доказательства были предъявлены суду присяжных, который открылся 23 января 1995 года в Лос-Анджелесе. Перед его началом Симпсон сделал беспроигрышный, по его мнению, ход, заявив, что заплатит 500 тысяч долларов тому, кто наведет следствие на след истинного убийцы своей бывшей жены.
Среди 12 присяжных (их выбирали из 800 претендентов) оказалось 9 чернокожих граждан США, 2 белых и один латиноамериканец (десять человек из них были женщины). Этих людей, как и полагается, отбирали очень тщательно и долго. Суду требовалось, чтобы они не имели в прошлом никаких контактов с участниками процесса и не успели составить собственного мнения по этому делу. Буквально за несколько недель до начала суда всех их наглухо изолировали от внешнего мира, поселив в гостинице, название которой было строго засекречено. Во время этого "сидения" им не разрешалось встречаться с родными и близкими, смотреть телевизор, вся почта тщательно проверялась. За исполнение гражданского долга им платили символическую сумму в 5 долларов, поэтому уличить их в денежной корысти было невозможно.
Со стороны обвинения на процессе выступили 9 человек во главе с заместителем окружного прокурора Масией Кларк. Со стороны защиты - 8 человек во главе с главным защитником Джонни Кохрэном. Как писала в те дни американская пресса, в отношении своих защитников Симпсон не скупился на затраты и платил им по 20 тысяч долларов в день.
Сначала со стороны обвинения выступил шофер Алан Парк, которого Симпсон вызвал в тот роковой день 12 июня к себе на дом для того, чтобы тот отвез его в аэропорт (Симпсон собирался улететь в Чикаго). Шофер рассказал, что он приехал к дому Симпсона в 22.22 и позвонил в дверь. Однако ему никто не открыл. Шофер обратил внимание, что в доме погашен свет. Все говорило, что хозяина дома нет. Однако уезжать, не выполнив заказ, Парк не решился и продолжал периодически звонить в дверь, надеясь, что ему кто-нибудь откроет. Так продолжалось до 11 часов вечера. Именно в это время шофер увидел, как с другой стороны к дому крадущейся походкой приблизился мужчина, разглядеть которого он не сумел. Однако, как только Парк вновь позвонил в дверной звонок, дверь отворилась и на пороге появился Симпсон. Он извинился перед шофером и сообщил, что крепко спал, поэтому не слышал звонков.
Вывод обвинения: все это время Симпсон не спал, а был на Банди-Драйв, где совершил убийство своей бывшей жены и ее любовника.
Однако защита тут же предъявила собственные аргументы против этого обвинения. Убийство произошло в 22.15, но в 22.20 соседи Симпсона видели его автомобиль "Роллс-Ройс" на стоянке возле дома. Далее, по словам соседа Симпсона актера Като Кэлина, с 21.00 до 21.37 они вместе с Симпсоном ходили за гамбургерами. Правда, ели они их порознь. Однако Кэлин заявил, что, расставшись с ним, Симпсон ушел к себе домой.
Кроме этого, защита имела на руках еще одно доказательство: между 22.00 и 22.10 Симпсон звонил по мобильному телефону своей любовнице Поле Барбьери. И хотя в тот момент ее дома не оказалось, однако телефонная станция зафиксировала этот звонок. После этого неудачного звонка Симпсон взял клюшку для игры в гольф и несколько минут играл во дворе. Именно в это время на Банди-драйв происходила резня, поэтому быть там Симпсон никак не мог.
Следом за этим сторона обвинения сообщила, что перчатки, найденные возле дома Николь и возле дома Симпсона, являются одной парой. А на той, что была найдена на месте преступления, имеются следы крови, которая идентична по группе крови Симпсона. Более того, эта же кровь найдена на бедре Николь и под ногтями на ее руках. Эти аргументы были бы убийственными для любого другого подсудимого, но не для Симпсона.
Его защита парирует: с анализами крови не все ясно, так как какой-то фермент не подходит по группе ни одному из убитых, а также и самому Симпсону. И этой экспертизой нельзя пренебречь, так как ее делал известный в мире генетик Юрий Верлинский из Чикагского университета. По мнению защиты, полицейский, взявший пробы крови, полдня в июньскую жару носил ампулы в кармане, а это могло существенно исказить результаты анализов.