警察接到報案後立即趕到現場。最先到達的是當地警察署的警車和機動搜査隊的車子，緊接著是當地警察署的刑警，機動搜查隊後續隊員、警察廳搜查一科和鑒定科的成員等也陸續趕到。
案發現場是豐島區西池袋三丁目出租的「貝爾標公寓」405室。當地警察署、機動搜査隊、警察廳搜査一科、鑒定科立即開始聯合搜査。
屍體雙手、雙腳彎曲著右側身朝下強行裝進鐵皮衣箱里。而鐵皮衣箱一直就放在壁櫥里。
屍體腐爛程度顯得嚴重，但是衣箱外面用寬膠帶纏得嚴嚴實實，又套上塑料布和被罩，放在密閉的壁櫥裡面，因此最大限度地防止了臭味的散發，也就推遲了被發現的時間。
死者的身份由發現人的妹妹及其丈夫確定為405室的住戶松田佳枝（38歲）。屍體身穿夏威夷女裝式的連衣裙，衣服及內衣都很整齊。
驗屍後，屍體於當天送往東京大學法醫學教室進行解剖。檢查結果，死因為繩索（帶子）勒住脖頸受壓迫窒息而死。就是說，被勒死。推斷死亡時間為4一6個月之前。沒有發現生前性交、被毆打、死後被姦淫的跡象。
案件發現以後，由鑒定科科長坐鎮指揮，警察廳和當地警察署的鑒定科成員聯合進行周密細緻的取證調査。除了現場拍照外，還採集腳印。利用靜電腳印採集器在3個房間里採集到與受害人、旁證人不同的5個潛在腳印。並且推測，這些腳印至少是兩個人以上。
拍照、採集腳印以後，進行一般性的資料收集。現在，罪犯通過電視的破案故事片等學會不少本事，一般不會在現場留下證據，所以對現場細微物的採集就顯得格外重要。
一抹血跡、一根毛髮，甚至肉眼看不見的纖維片、植物片、灰塵等都有可能成為識別罪犯的有效證據。
然而，刑警們在地板上一點一點地察看，用針尖挑開榻榻米的細縫搜查，除了採集到受害者和旁證人的毛髮、指紋外，沒有發現與案件有關的其他證據。
在西式房間的地毯上發現尿的痕迹，周圍還有受害者的頭髮。尿失禁是勒死的顯著特徵。可以推斷這裡是作案現場。
基本上可以推測，罪犯與受害者認識，在西式房間里談話的時候，罪犯突然勒死受害者。從3隻茶杯來看，罪犯不止一個，但無法斷定。當然，茶杯是重要的證據，被警察收走。
從所有窗戶都拉上窗帘這一點來看，作案時間推測是在夜間。放在西式房間的裝飾性壁柜上的電子鐘幾乎是準確地記錄著當時的時間。寢室三面鏡旁邊的地上掉著一個錶盤玻璃摔碎的機械式鬧鐘，指針停在3點8分上。由於掉下來時彈簧沒有全部鬆散，所以時間上有一定的差距。
隨著調査的深入，根據受害者的妹妹的證言，受害者總是隨身攜帶的大約200萬日元的現金，相當於當時價格500萬日元的裝飾品、寶石、貴金屬，還有300萬日元的貂皮大衣，以及印章、國民健康保險證發現丟失。這些貴重物品放在6張榻榻米房間里的衣櫃最上面層抽屜里。但是，抽屜里只剩下一些有價證券、定期存款單以及存有260萬日元的活期存摺，上述貴重物品沒有找到。
警察初步認為這起命案是謀財害命。於是，8月29日，在池袋警察署成立以刑事部長為首的搶劫殺人案特別捜査總部。由搜査一科、鑒定科、機動搜查隊、當地警察署、特別搜査員等102人組成。
當前的偵玻方針是：
―、了解住戶、來訪者、送報人、送牛奶人、收款人、推銷員等有可能出入公寓的人的情況。
二、調査持有受害者印章的人、尤其受害者的異性關係。
三、調査受害者經營的酒吧「月桂樹」的常客以及其他關係。
四、了解現場附近的來往行人、目擊者的情況。
五、調査現場附近的品行不良者、暴力團、前科犯、可疑者的情況。
六、調査損失物品的情況。
七、調查受害者的本身情況。
另外，收集其他與本案有關的所有情報。警方開始正式調査此案。
根據初步調査和檢驗，發現一個奇怪的現象。在衣櫃抽屜中的小盒子里和三面鏡上面發現房門雙重鎖的鑰匙。一把鎖有2把鑰匙，雙重鎖則一共有4把鑰匙，這4把鑰匙全部在屋子裡。還要一把備用鑰匙，由房東保管。房東正是使用這把備用鑰匙，才打開房門進屋來的。
房東堅決認為：「主鎖的鑰匙有3把，其中一把是可以打開公寓所有房間的萬能鑰匙，由我保管。輔助鎖是由松田入住以後自己安裝的，她說鑰匙只有3把。其中一把備用鑰匙由松田交給我保管。輔助鎖很容易配製，但是主鎖是製作精密的電子鎖，除了廠家以外，根本無法配製。當然，我對萬能鑰匙和備用鑰匙的保管極其嚴格，沒有借給任何人。所以，絕對不可能瞞著我進去。」
陽台門窗以及各個房間的窗戶都關著。那麼，犯人作案後怎麼出去的呢？
案件發現者中，首先是受害者的妹妹夫婦倆和三尾來到405室門前，摁門鈴後，裡面沒有反應，發現門推不開。然後去房東家，再和房東一起回到公寓。
就是說，現場完全是「密室」。破案工作一開始就遇到密室這個難題，一時難以進展。
完全出乎意外，三尾尋找松田佳枝是為了打聽藤代瑛子的消息，結果發現4一6個月以前被殺的佳枝的屍體。根據警察的調査，大致可以判斷瑛子在3月16日前後失琮。這與對佳枝屍體解剖的結果相符。正是那個時候，滾珠貞吉把藤代瑛子介紹給松田佳枝。
當然，三尾也受到警察的訊問。不過，三尾與松田佳枝毫無關係。如果說認識佳枝的，可能是瑛子。
「你認為藤代瑛子也許已經被人殺死了。是嗎？」
訊問三尾的是搜査一科那須班的刑警河西，另一個是年輕的刑警、特別搜査員小池潛。所謂「特別搜查員」，是發生由刑事部主管的「特別搜査本部案件」的時候，因為需要大量搜査員，以刑事部長的名義向警察署要求派員臨時支援的成員。原則是點名指定的搜査員，時間一般為3個星期。這起案件從附近警察署抽調16名搜査員參加。
「這是我的模糊感覺。」
「可是，沒有發現她的行蹤，卻發現別的人被殺了。那麼，她到哪兒去了呢？」
「不知道。我只是聽滾珠貞吉這麼說的。」
「當然我們會向貞吉了解情況的。我們注意到，受害者遇害的時間與你的女友到受害者家裡的時間大體一致。」
河西話中有話的目光看著三尾，說：「就是說，用繩子把對方勒死，女人也做得到。」
「你、你說什麼？！」
三尾對這個刑警毫無道理的說法感到驚愕。
「也許瑛子起先處在被害的位置上，但是由於什麼緣故，她突然一時性起，殺死了對方……」
「為什麼她要這麼做？她沒有殺人動機。而且，她根本就不會去殺人。」
「你和藤代瑛子已經3年多沒有見面，怎麼斷言她就沒有殺人動機呢？其實，殺人案的大多數都是衝動殺人。而且，幾乎所有的犯人都是大家認為『不可能』的人。」
「可、可是……」
「我理解你庇護自己女朋友的心情。不過，藤代瑛子在3月16日以後沒有回到自己的住所，而受害者也正好在這個時間遇害。可以這樣推測，瑛子在這起突發性的案件後，惶恐驚懼，連家也不回，立刻躲藏起來。」
「一個年輕姑娘，手裡沒錢，這麼長時間，怎麼躲藏啊？」
「她要是偷偷自殺，還要什麼錢啊。」
「你是說她自殺了嗎？」
「我只是說這是一種可能。我們只是認為藤代瑛子值得懷疑，並沒有斷定她就是犯人。」
的確，冷靜思考一下，瑛子也有被懷疑的地方。如果真的像這個刑警所說的那樣，她衝動殺人後，躲到偏僻的深山或者海邊，然後自殺。那就找不著了。
不過，退一萬步說，即使如此，她在死前也應該對親朋好友說點什麼話啊。
三尾尋找瑛子，萬萬沒有料到她從受害者變成一個犯罪嫌疑人。
雖然警察說的只是一種可能性，但三尾怎麼也想不通。不論瑛子多麼怒不可遏，也不會幹出殺人的事。她的失蹤與受害者被殺的時間雖然大體一致，但也可以做另外的解釋。
「有沒有這種可能性？犯人不是瑛子，而是另外的人，但是瑛子，比如說她目擊犯人的犯罪過程，或者看到犯人的臉，於是，犯人把她抓走……」三尾談出自己的另外設想，當然是為了消除對瑛子犯罪的嫌疑。
「嗯，不排除這種可能性。」河西表現出感興趣的樣子。
一直沒有開口的小池說道：「如果這樣的話，她的處境就非常危險。可能出現你所擔心的那種情況。」
聽小池這麼一說，三尾心裡模模糊糊的不安情緒一下子