最先发现的是苍蝇。
那是在住宅地后面的杂木林。目黑这一带几乎都盖满了房屋，难得这里还有一片砾木林，显然是地主尚待价而沽，一时不肯放手的地。虽然面积不大，但夏草茂盛，树林的枝叶遮挡了炎热的阳光，因而成为孩子们的游戏场所。一大群苍蝇聚集在草间，孩子们经过路旁时，苍蝇就飞舞上来。孩子回家把这情形告诉母亲，以为是谁把厨房污物丢弃在那里。
又过了不久，孩子们牵着的狗拖着他们走到苍蝇聚集的地方，在那里朝着地面猛吠。
警察来挖掘那处地面时，是在狗的嗅觉向人们报告有异状之后，大约五个钟头的时候。只有那一处小小的地面没有长草，可以看出是最近挖过土，再把土埋好的痕迹。从柔软的土下面挖出了已经腐烂的女人尸体。
这尸体是美弥子，接到警察的通知，她的丈夫来认尸。芝村是在前一天才把美弥子失踪的事向警方报案，提出寻人要求。经过警方的检视，推测死后已经五天至七天。是绞杀，但没有找到绞杀用的绳子和其他凶器，也没有挖土的工具，显然是凶手带走了，尸体送到监察医务院解剖，结果意见与检视相同。
接受警方的询问时，美弥子的丈夫芝村这样供述：
——从八月十四日开始，我参加橄榄俱乐部主办，往返三宅岛的游艇比赛。启程时美弥子送我，我是预定十七日中午会回来，美弥子表示她将从十五日起参加同学会，到大阪、奈良方面旅行。预定我回港前，就是十七日中午以前，回到油壶来迎接我。
十七日中午以前，正如报纸已经刊登过的，我的游艇发生了意外事故。因此，回到油壶时已经下午一点半，但内人没有在那里等我。我因极度疲劳而昏倒，被送进横滨医院，请人代打电话回家，但内人不在家，据说尚未回去，在医院照顾我的是公司的人。
这位公司同仁四处寻找，但不知道内人的行踪，同时发现内人所说，到奈良参加同学会的事，并非事实。根据女仆的话，已经知道内人离家时所穿的衣服，和携带的皮箱。尤其是皮箱，内有女仆协助收拾的两套衣服，皮箱则是一只黑皮镶红线，与众不同的皮箱。
我不知道内人何以说谎去旅行，我不认为她有不轨行为。我们夫妇生活美满，她似乎没有理由离家出走。
“那么，对于芝村太太的行踪，你认为可以打听的地方都打听过了吗？”调查人员问。
“是的，全部问过，甚至平时不大来往的朋友那里也问过。比方向来并不亲近，住在目黑的剧作家曾根君那里，我也问过，他也不知道内人的行踪。”
目黑这个地区刺激了警察的耳朵，一问住址，原来是发现尸体的杂木林附近的住宅区。
警察立刻秘密调查曾根晋吉十五、十六、十七日的行动，从管家妇口中得悉他从十五日出去旅行，地点是九州方面，但正确行踪管家并不清楚。管家说，曾根晋吉回到家时是十七日十二点半左右，当时显得很疲倦的样子。行李只有出门时那只褐色皮箱而已。从那天以来，神色略异。每天时常沉思，脸色也欠佳，坐在桌前也无心工作的样子。事实上剧本交稿的日期已到，他好几次在电话中要求延期。他向来不曾这样——
警察把曾根晋吉列为参考人，询问他十五日以来的行动。晋吉脸色苍白，答覆也嗫嗫嚅嚅的说不出来。在警察锐利的追究下，剧作家不知所措。他不得不坦白说出自己和芝村美弥子的关系，两人十五日赴京都，并且说出旅馆的名称。
“我也不明白是怎么回事？”
晋吉详细叙述十六日晚上在饭店屋顶观赏大文字送火之间，美弥子一声不响失踪的经过。然后也提出东京车站存放行李的收据牌。事已至此，晋吉认为一切实话实说才能避免嫌疑。
旅馆方面不承认美弥子失踪，这件事晋吉并没有给旅馆任何联络，所以无法证明。只是旅馆确认七二八号室十五日晚上投宿是一对男女，十七日早上则男客单独结帐，双手各提一只皮箱离开旅馆。其中一只是黑皮镶红线的女用皮箱。旅馆方面又说，十六日晚上从傍晚至九点半左右，因观赏送火的人很多，假使这当中有女客出去，柜枱的人也不会发现。
晋吉说出他从京都搭乘的新干线特快车班次，警方向该列车专任车掌询问，但答覆是没有印象。
警方留置曾根晋吉，东京车站行李房窗口确实有晋吉所说，年约四十的方形脸负责人，但这负责人每天接待众多旅客，所以记不清晋吉的脸。