捜査関係者によると、小川さんは１０日午後８時すぎ、会社の前に立っている姿を目撃された後、行方不明になったが、その前に森田容疑者と携帯電話で通信していたという。一方、森田容疑者は取り調べに対し、容疑を否認し、小川さんに会ったかどうかについても話していないという。
捜査本部は、森田容疑者が１０日の夜以降、小川さんの頭や顔を鈍器のようなもので殴った上、汚水タンクに投げ込み、汚泥を飲み込ませて窒息させ、殺害したとみて調べている。