V dňoch nasledujúcich po jej zmiznutí začala portugalská polícia vyšetrovanie, v rámci ktorého vypočula McCannovcov a ich priateľov.
Vyšetrovanie, ktoré bolo pôvodne klasifikované ako prípad únosu, sa po 100 dňoch zmenilo a úrady naznačili, že Madeleine mohla zomrieť v byte v dôsledku nehody.
To viedlo k špekuláciám o utajovaní, do ktorého boli zapojení McCannovci a ich priatelia, ktorí sa v septembri 2007 nakrátko stali podozrivými, ale do júla 2008 boli očistení, keď bol prípad uzavretý pre nedostatok dôkazov.
V júni 2020 nemecké orgány označili Christiana Bruecknera, odsúdeného sexuálneho delikventa, za hlavného podozrivého zo zmiznutia Madeleine. Brueckner sa v minulosti dopustil trestných činov a bol spojený s oblasťou, kde Madeleine zmizla. Nemeckí prokurátori odvtedy klasifikovali prípad ako vyšetrovanie vraždy, pričom uviedli, že sa domnievajú, že Madeleine je mŕtva, ale nemajú dostatok dôkazov na odsúdenie Bruecknera. V apríli 2022 portugalskí prokurátori Bruecknera formálne vyhlásili za "arguido" - formálne podozrivého. Prokurátor Hans Christian Wolters vyjadril presvedčenie o Bruecknerovej účasti, ale poznamenal, že dôkazy sú stále nedostatočné na vznesenie obvinenia.
Najnovšie vyjadrenie McCannovcov si prečítajte na druhej strane.