Série vražd
Později vyšlo najevo, že od konce roku 1989 do podzimu 1990 zavraždila Wuornosová na floridských dálnicích nejméně šest mužů. V polovině prosince 1989 bylo na skládce nalezeno tělo Richarda Malloryho a v následujících měsících bylo objeveno dalších pět mužských těl.
Úřadům se nakonec podařilo vypátrat Wuornose (který používal různé pseudonymy) a Moora podle otisků prstů a dlaní zanechaných v havarovaném vozidle dalšího pohřešovaného, Petera Siemse. Wuornos byl zatčen v baru v Port Orange na Floridě, zatímco Moora policie vypátrala v Pensylvánii. Aby se Mooreová vyhnula trestnímu stíhání, uzavřela dohodu a v polovině ledna 1991 z Wuornosové vymámila telefonické přiznání, v němž na sebe vzala plnou a výhradní odpovědnost za vraždy.
Soudní proces a poprava
Kolem případu se strhlo mediální šílenství, mimo jiné kvůli pikantní povaze zločinů. Během procesu Wuornosová tvrdila, že ji Mallory znásilnil a napadl a že ho zabila v sebeobraně. Ačkoli to soud nezveřejnil, Mallory si předtím odpykával desetiletý trest odnětí svobody za sexuální napadení. Uvedla, že pět dalších mužů zabila rovněž v sebeobraně, později však svá tvrzení odvolala.
Dne 27. ledna 1992 porota shledala Wuornosovou vinnou z vraždy prvního stupně v případu Mallory a byl jí uložen trest smrti. V následujících měsících Wuornosová přiznala vinu v případě vražd dalších pěti mužů, z jejichž vražd byla obviněna, a za každé přiznání dostala trest smrti. Mimo soud se později přiznala k vraždě Siemse, jehož tělo nebylo nikdy nalezeno.
Strávila deset let v cele smrti a nakonec se rozhodla vyhodit své odvolací právníky, kteří usilovali o odklad popravy. Soudem jmenovaný advokát byl však znepokojen výroky Wuornosové, které naznačovaly, že je hluboce odtržená od reality. V roce 2002 floridský guvernér Jeb Bush zrušil dočasný odklad popravy poté, co ji tři psychiatři shledali duševně způsobilou pochopit trest smrti a důvody jeho vykonání.
Wuornosová byla popravena smrtící injekcí ráno 9. října 2002. Její údajná poslední slova zněla: „Chtěla bych jen říct, že pluju se skálou a vrátím se jako na Den nezávislosti s Ježíšem 6. června. Jako v tom filmu, velká mateřská loď a tak. Vrátím se.“
Pohřby Wuronosové byly zpopelněny a rozptýleny u stromu v jejím rodném městě.
Filmy
Příběh Wuronosové se podrobně profiloval ve filmu. Britský dokumentarista Nick Broomfield vytvořil dvě díla – Aileen Wuornos: (The Selling of a Serial Killer, 1993) a Aileen: Life and Death of a Serial Killer (2003), přičemž druhý z nich spolurežírovala Joan Churchillová.
Aktorka Charlize Theronová, často známá díky okouzlující postavě na filmovém plátně, prošla velkou fyzickou a emocionální proměnou, aby mohla ztvárnit Wuornosovou ve filmu Zrůda z roku 2003, který napsala a režírovala Patty Jenkinsová a v němž si společně s Christinou Ricciovou zahrála Selby Wallovou, postavu inspirovanou Tyrií Mooreovou. Za strhující výkon, který byl vyčerpávající a který kritik Roger Ebert označil za milník kinematografie, získala Theronová Oscara za nejlepší ženský herecký výkon ve filmu, který vyvolal určité kontroverze ohledně přesnosti a rozsahu detailů. Wuornosův život nadále fascinuje tvůrčí průmysl, herečka Lily Rabeová ztvárnila Wuornosovou v podzimní sezóně seriálu American Horror Story (2015).