Dwuletnia Caylee Marie Anthony mieszkała z 22-letnią matką Casey oraz dziadkami, George’em i Cindy, w niewielkim domu na przedmieściu Orlando na upalnej Florydzie. 15 lipca 2008 r. zaniepokojona babcia zadzwoniła na policję i oświadczyła, że od miesiąca nie widziała wnuczki, jednocześnie jej córka w mętny sposób tłumaczy, gdzie znajduje się dziecko. Na dodatek we wnętrzu samochodu córki czuć woń rozkładających się zwłok. Matka dziewczynki została szybko zatrzymana i przesłuchana. Policjantom powiedziała, że dziewczynkę uprowadziła niania, Zenaida Fernandez-Gonzalez, i matka, obawiając się podejrzliwości policji, na własną rękę próbowała odnaleźć dziecko. Te chaotyczne zeznania nie przekonały prokuratora, który już w październiku postawił matce zarzut zabójstwa z premedytacją, za które na Florydzie grozi kara śmierci. 11 grudnia 2008 r. w zadrzewieniu nieopodal domu Anthonych policja odnalazła plastikową torbę na śmieci, a w niej owinięte w koc zwłoki Caylee.
Zanim latem 2011 r. rozpoczął się proces, prawie każdy Amerykanin zdążył wyrobić sobie zdanie, co tak naprawdę wydarzyło się trzy lata wcześniej w Orlando. Tym bardziej że w śledztwie wyszły na jaw liczne kłamstwa oskarżonej. Przez lata opowiadała rodzicom, że pracuje w parku rozrywki Universal Studios i musiała często jeździć służbowo na północ stanu do Tampy. Właśnie bajeczka o posadzie uśpiła czujność babci. Policja ustaliła jednak, że Casey z parku zwolniono kilka lat wcześniej, śledczy znaleźli też sporo świadków, którzy widzieli, że Casey imprezowała w okolicach Orlando w czasie, gdy miała przebywać w Tampie. Okazało się także, że jej córeczką nigdy nie opiekowała się żadna niania.
Od lipca 2008 r. oskarżoną dwukrotnie zwalniano z aresztu za kaucją, za każdym razem po pół miliona dolarów.