事態を重く見た京都府警察本部は、機動隊やヘリコプター、警察犬を動員し、最大規模の捜査体制を敷きました。現場付近の側溝、空き家、雑木林、ため池などのローラー作戦が連日実施され、地域ボランティアや消防団も加わった大規模な捜索活動が行われました。
捜査員は現場周辺を通過した車両のドライブレコーダーや、主要幹線道路に設置されたNシステム（自動車ナンバー自動読取装置）の記録を徹底解析。しかし、京都の入り組んだ道路網や裏道が抜け道として利用された可能性があり、不審車両の特定は極めて困難を極めました。
京都府警は公開捜査へと踏み切り、顔写真や当日の服装、身体的特徴を記載したチラシを配布して広く情報提供を呼びかけました。しかし、現場から離れた場所での有力な物証や直接的な手がかりが得られないまま、捜索活動は長期化の様相を呈していきました。
