土木工的青年當時還帶麵條來煮給他吃，而且還吃了兩碗。投宿時，客棧人員拿出登記薄要他寫上住址及姓名，可是這土木工不論棧方如何，就是不肯登記。
所以這土木工的舉動確實有令人可疑之處，客棧方麵還認爲此人有點精神異常，於是警方確認這土木工即天城山行蹤不明的男人。
搜查被害者
在大雨之下，警方仍不辭辛勞地帶領著消防隊員於天城山中進行大搜索，可是並無重大發現。
同時也對山葵澤下的可能發生格鬥的地點詳加調查，而上一次發現的足跡也被雨沖掉了。
可疑的是馬路與河流間五十公尺的地方，此處呈一斜坡，周圍約二三尺地有小杉林。
沿著河畔長滿了雜草，其中有部分草被踐踏得倒下，好象有人被推入河裏一般。而離河岸約十尺處有兩棵直徑七、八寸，高約一公尺的杉樹，問題是這兩棵杉樹幹附著泥土，且象是以沾滿泥土的手在樹幹上擦過的樣子。
由於這地方是斜坡，又，發生兇案的當天晚上下雨，所以被害者和加害者的手才會附著泥土而在樹幹上擦拭。（要是錯過了這一天的話，這些樹幹上的泥土也會和足跡一樣被大雨沖失吧！好在冒著大雨來搜查才能有這種發現，也因此成爲後來的證據之一。）
至目前爲止，那土木工到底是死是活，連個影子都查不出，而發生兇案的場所即如前述的山葵澤附近，很可能兇手將這些物品由這裏搬到白橋附近，並丟入河裏，這種推測大緻無誤，隻是最主要的土木工屍體尚未發現。
發現屍體、驗屍狀況
警方仍繼續搜查土木工模樣男人的行蹤。終於在大正十五年七月十日，離山葵澤約一裏的下遊，稱爲天城山中滑澤的地方，屍體是赤摞裸地躺在河裏，因被土橋的橋墩擋住而未隨波流走。這是兇案之後的第十二天了。
江藤署長立刻派山田警部以及田島刑警會同湯之島的紺野醫師前去驗屍。
他們確認這屍體就是自二十八日夜間後行蹤不明的那位土木工。由於天氣炎熱，且又浸泡河中數日，屍體已呈嚴重腐爛，從頭上、臉部的幾處傷口看來，很難說是自殺，醫師、並指出係受銳利之刀傷緻死，顯然他殺無疑，又因腐爛得厲害，幾乎判斷不出哪一傷口才是緻命傷。
於是暫停驗屍，報告檢查官後再進行解剖，結果斷定是他殺而非自殺。
搜查工作及工作分配
既定是他殺，故又重新開始搜查行動，杉原部長往神奈川縣國府津方麵，而遊佐部長則對熱海隧道工程的土木工們進行被害者的身份及原籍調查。
另一方麵，田島刑警與石川巡查爲了進一步查訪加害者的情況，而宿泊於天城山中的橇引小屋，並於天城山入口處與來援的保安課金村主任刑事會麵。金村、田島兩刑警及石川巡查一行乃沿著馬路一帶仔細調查一位最具嫌疑的二十四五歲女子。
除了土木工、二十四五歲女人之外，當天走過天城山的那位少年也是警方的調查對象，不過很快就找出那少年。少年乃下田町打鐵匠的三男，是當天下午七點左右在湯之島附近遇見那位女人而一起走到隧道北側入口附近才分手。少年表示，當時看到那女人和可能受害的土木工模樣的男人在路上說話，得到這線索之後，警方立即縮小調查範圍，而將重點集中於女人身上。
警方查出那土木工在小客棧住夜時，村民不但煮麵給他吃，還贈了五十錢銀幣給他。
逮捕犯人
那女人是從修善寺方麵往天城山走，因此警方推測該女子一定和修善寺、大仁、長崗一帶有地緣關係，於是針對這幾個地方調查，結果修善寺警察署大有所獲。