Nos anos que se seguiram à morte do marido, a companheira de Isabel no crime foi uma mulher de nome Anna Darvulia, de quem pouco se sabe a respeito: muitos afirmam que Darvulia teria sido uma sábia e temida ocultista, alquimista e talvez praticante de rituais de magia negra, que terá incutido na própria Isabel, de quem se diz ter sido amante (é conhecida a bissexualidade da condessa). Quando Darvulia faleceu (cerca de 1609), Isabel se voltou para Erzsi Majorova, viúva de um fazendeiro local, seu inquilino. Majorova parece ter sido responsável pelo declínio mental final de Isabel, ao encorajá-la a incluir algumas mulheres de estirpe nobre entre suas vítimas às quais bebia o sangue. Em virtude de estar tendo dificuldade para arregimentar mais jovens como servas à medida que os rumores sobre suas atividades se espalhavam pelas redondezas, seguiu os conselhos de Majorova. Em 1609, ela matou uma jovem nobre e encobriu o fato dizendo que fora suicídio.
Isabel, ao longo de sua carreira sanguinária, contou também com a ajuda de quatro fieis cúmplices: Janos (também apelidado de "Ficzko"), um jovem demente mental que ajudava no ocultamento dos cadáveres e no funcionamento dos instrumentos de tortura, Helena Jo, ama dos filhos de Isabel e enfermeira do castelo, Dorothea Szentos (ou "Dorka"), uma velha governanta e Katarina Beneczky, uma jovem lavadeira acolhida pela condessa.
No início do verão de 1610, tiveram início as primeiras investigações sobre os crimes de Isabel Báthory. Todavia, o verdadeiro objetivo das investigações não era conseguir uma condenação, mas sim confiscar-lhe os bens e suspender o pagamento da dívida contraída ao seu marido pelo rei Matias II.
Isabel foi presa no dia 26 de dezembro de 1610. O julgamento teve início alguns dias depois, conduzido pelo Conde Thurzo, um primo de Isabel a quem muito convinha a condenação da condessa. Uma semana após a primeira sessão, foi realizada uma segunda, em 7 de janeiro de 1611. Nesta, foi apresentada como prova uma agenda encontrada nos aposentos de Isabel, a qual continha os nomes de 650 vítimas, todos registrados com a sua própria letra.
Isabel não esteve presente em nenhuma das sessões do julgamento. Seus cúmplices foram condenados à morte, sendo a forma de execução determinada por seus papéis nas torturas: Ficzko foi decapitado e queimado; Dorka, Helena e Erzsi viram seus próprios dedos serem cortados e foram atiradas para a fogueira ainda vivas. Apenas Katarina foi ilibada e sua vida poupada, provavelmente devido a esta se ter envolvido amorosamente com um dos juízes. Isabel foi condenada à prisão perpétua, em solitária. Foi encarcerada em um aposento do castelo de Čachtice, sem portas ou janelas. A única comunicação com o exterior era uma pequena abertura para a passagem de ar e de alimentos. A condessa permaneceu aí os seus três últimos anos de vida, tendo sido encontrada morta em 21 de agosto de 1614, não se sabendo ao certo a data da sua morte, já que foram encontrados no aposento vários pratos de comida intactos. Foi sepultada nas terras dos Báthory, em Ecsed.