Aun así se casó y tuvo dos hijos. Era buen marido, padre de familia y trabajador -era maestro y le gustaba su profesión, aunque los chicos se burlaran de él por su aspecto afeminado y su torpeza-. En definitiva, parecía un ciudadano ejemplar, pero sólo lo parecía, ya que Chikatilo escondía otra personalidad. Tenía oscuros secretos que nadie más que él conocía, como por ejemplo espiar a las alumnas de la escuela cuando se cambiaban de ropa. El 22 de diciembre de 1978, Chikatilo convenció a una niña de 9 años para que le acompañara al bosque, le fue fácil convencerla, ya que estaba acostumbrado a tratar con niños, dado que era maestro, y la llevó a una cabaña que él mismo había comprado Allí la mató, aunque al parecer no quería hacerlo, pero accidentalmente hirió a la niña, por lo que empezó a sangrar. El cocktail explosivo de sangre y sexo despertó a la bestia latente que llevaba dentro y así es como Andrei Romanovich Chikatilo empezó a matar, convirtiéndose en el peor asesino en serie que conoció la Unión Soviética. El cuerpo de su primera víctima fue encontrado unos días después y Chikatilo fue interrogado por la policía, al encontrar los investigadores sangre en las inmediaciones de su cabaña, pero por falta de pruebas fue puesto en libertad, aunque se detuvo a otro hombre al que se le acusó injustamente del asesinato, siendo condenado a muerte y ejecutado por la justicia soviética posteriormente. El asesino tardó tres años en volver a matar. Su víctima fue una joven prostituta, que accedió a acompañarle a un bosque para mantener relaciones sexuales. Chikatilo, necesitó matarla y practicar el canibalismo para poder llegar al orgasmo. Así siguió matando, con su firma asesina particular: llevaba a sus víctimas a algún bosque, las mataba salvajemente y comía algunas partes de sus cuerpos, a veces miembros genitales. Se trataba de niños, niñas y chicas jóvenes. Entre ellos había muchos escapados de casa y retrasados mentales. Muchos policías e investigadores trabajaron a fondo para poder capturar al asesino, hasta que el 20 de noviembre de 1990 fue por fin detenido, después de que dos semanas antes, un policía lo viera salir de un bosque y lavarse en una fuente cercana. Chikatilo presentaba un dedo vendado y sangre en la mejilla, por lo que el policía, sospechando de él le pidió la documentación e hizo un informe al respecto. A los pocos días se encontraba en las inmediaciones un nuevo cadáver. Tras las investigaciones efectuadas se comprobó que Andrei Chikatilo fue el responsable de esa muerte. Unos días después de su detención, Chikatilo confesó haber matado a 52 personas -21 chicos de 8 a 16 años, 14 chicas de 9 a 17 años y 17 mujeres jóvenes-, pero solamente se le pudo acusar de 36 crímenes. Él mismo se definió como “un monstruo de la naturaleza”.
Fue sentenciado a muerte y ejecutado de un tiro en la nuca en Moscú, el 15 de febrero de 1994.