晚上九時三十分，周先生跑到深水埗警署報案。可是周先生報案後沒有離去之意，再三地懇求警員和他到石梨貝水塘一帶尋找妻兒下落。警方及後依照周先生之意，一行幾人乘着警車駛往目的地，可惜搜索了幾小時，直至凌晨時份，都沒有結果。
星期天，周先生沒有氣餒，趁着不用上班，於清晨六時，召喚了幾位鄰居與朋友，再度前往石梨貝水塘附近，尋找妻兒下落，卻又是沒有發現。下午二時許，他回到家中吃點東西，稍作休息。三時過後，又聯同另一班同事及朋友，再次踏足該處搜索，結局亦是一樣。
警方那邊廂，開始對事件着緊起來。1972年10月30日，警方在各大報章刊登失蹤母子的照片 ，附上相關資料，呼籲各界人士協助及提供線索。往後數天，大批警員繼續在石梨貝水塘附近，展開大規模偵查，進行地毡式搜索，並出動直升機視察周遭環境。
1972年11月5日早上八時，駐守石梨貝水塘的水務署一級技工在附近巡更時，一名中年婦人跑來向他說，山上的叢林近引水道可能有死屍。於是技工根據中年婦問提供的資料往山上行。技工沿着山徑走，才走了不久，恰巧碰上三名便衣警探，技工向便衣警員道出因由，於是一行四人便沿着引水道往上走，他們足足步行了四十分鐘的路程到達石梨貝水塘引水道。當他們行至5500呎時，技工與另一名警探則登上路旁左邊，那是高出路面約三尺的叢林斜坡，甫即嗅到濃烈惡臭，之後深入叢林查看，果然發現了兩具屍體，分別是一老一幼。
一具年紀較輕的男屍依伴在一棵樹中，雙手雙腳均被反綁，衣着尚算完整，頸部被人用尼龍繩勒緊，繩索的另一端縛在樹幹上，看來是被人行刑式的活活吊死。另一具年紀較長的女屍全身赤裸，雙腳仍穿着鞋子，襯衫、長褲、內衣、內褲，胸圍等散落一地，疑遭姦汚，頭部有明顯傷痕，頸部被一根約三尺長的木棍卡着，陷入頸骨，幾乎身首異處，相信是兇徒將死者按在地上，復用樹枝盡力壓着其頸部，令對方窒息而死。行兇手法的殘忍程度令人髮指，先姦後殺的可能性也頗大，但有需進一步剖驗。因恐防破壞證物，大家都不敢造次，技工與一名警探首先下山撥電通知上級，另外兩名警探則留守現場看管。
未幾，大隊警員、幹探和法醫官李福基先後到場查勘。現場所見，未有掙扎或打鬥現象，估計兩死者遇害的地點，無疑就是當地，因屍體或其衣服上都沒留下被野草擦破的痕跡。兩屍的距離僅一米之遙，未有刺傷或斬傷的跡象，惟屍身已經腐爛不堪，有蛆蟲來回爬出走動，非常駭人，從腐屍所發出的臭味作判斷，兩名死者的遇害時間應在一星期前。這點跟母子失蹤的時間吻合。
兇案現場，撿獲一封聖保羅中學的染血信封(該校正是周先生兒子就讀的學校)、一副破碎的眼鏡、手帕、一個空的買菜藤籃、一個掏空了的錢包，另外有一束鎖匙和一個髮夾。以上物品，相信是屬兩名死者所有。此外，尚有一根折為兩截的木棍及破碎玻璃瓶等，推斷就是兇器。初步估計，行兇者不祇一人，可能有二至四人。警方暫時列作「劫殺」和「姦殺」案處理。由於現場未能找到兩名死者的身分證明文件，身世尚待確定。可是根據周先生早前給予警方提供的資料紀錄，並核對兇案現場所發現兩名死者之衣服物品等，母子二人是否已遇不測，似乎沒有懸念。1972年11月5日中午，被發現的兩具屍體經法醫官初步檢驗，先後舁往殮房。
同日下午，周先生接獲警方來電，説在石梨貝水塘附近，發現了一老一幼的屍體時。殮房內，躺着兩具腐屍，面部肌肉均告脫落。尤其是女死者，由於頭骨破裂，已經沒有輪廓，基本上是很難辨認的。可是，周先生毫不費力就確認了，他根據兩名遺體的身材、妻子的一幅牙齒，和兒子兩隻崩缺的門牙，認明無訛。由於涉及兇殺，警方請周先生到警署協助調查，同時辨認兇案現場所撿獲的死者遺物。結果證明都屬於妻兒所有，其中兩對鞋子都沾滿了血跡。
母子遇害的噩訊傳出後，翌日就有所謂消息人士報稱，曾目擊兩母子被數人挾持上車，往沙田方向駛去云云。不過，警方對這個不明來歷的資料，不予置評。另外，有報導指周先生於10月29日接獲一封打單信，內容是要勒索五千元，若不就範，母子必將命喪。注意，假若真有打單勒索信這回事，發信者應該不是局外人，因周先生於母子失蹤當晚(28日)才報警求助，當時各大報章均未發表母子失蹤的消息。據聞周先生曾將這封勒索信，直接交由警方處理。這個報導，警方不置可否，表示事件正展開調查中，不便評論。
母子屍首被發現當日的下午四時，警方立即在警署召開了記者招待會，由深水埗偵緝主任報告。他説：「兩具屍體已經腐爛，沒有明顯傷痕，兩名死者都是被扼勒窒息斃命，二人衣服完整，女死者未被未姦汚。目前推斷是刧殺案，相信是石梨貝水塘一帶出沒的惡徒所為，年紀應該相當年輕，估計有二至四人，也可能是偷渡客犯案。現正呼籲案知情人士或當日的目擊者，提供消息。」
當年有大量非法入境者擁入香港，沒有親朋戚有的，會連群結黨匿藏於郊野內捕捉獵物，行刧非禮等事，經常發生。然而，警方公佈的消息，有兩點令人詫異。第一，女死者所謂「衣服完整」，這點跟發現屍體的第一目擊者，即水務署技工孔初所見的「全身赤裸」，前後不一。第二，當周先生檢視兩死者的遺物時，發現妻子和兒子的鞋子都沾滿了血跡，這和警方所説兩名死者是「沒有明顯傷痕，窒息而死」，又稍有不同。所以周先生覺得，警方需要有澄清的必要。而法醫官日後所提供的驗屍報告，確實又與警方所説的有明顯差異。是耳濡目染？還是真實憑證？案情顯得曲折，也耐人尋味。
母子雙屍案駭人聽聞，引起社會廣泛關注，在這段時間，各處郊野地點的晨運客均大量減少，石梨貝水塘一帶，更是死寂一片，平靜得不尋常。警方的調查沒有停下來，除了動員上山截查可疑人士，並在水塘附近派發傳單，希望喚起公眾對案發當日的所見所聞，若有消息，可以直接聯絡新界偵緝總部，或港九新界任何一所警署報料。
自雙屍案發現後，警方曾在內部頒佈「暗花」二萬元，徵求任何人士提供破案線索，之後再將懸賞調高至四萬元。不久，警方當局又正式公開懸紅二萬元，跟「暗花」同時生效。另一方面，警方向各社團、街坊會及市民發出中英對照的專函，並附上遇害母子的照片，希望各界人士在這案件中協助，提供線索。專函內有貼了郵票之回郵信封，只要將所知事情寫在專函空白位置上，投寄即可，省卻不必要之麻煩。這個做法引起不少反響，幾日間竟收到近百封回信，可惜大部分內容，只是對慘死母子寄以同情之語，或對殘暴兇徒痛斥之恨等，對破案關鍵沒有實質幫助。
此外，警方亦同時印發跟專函內容相近的傳單，在石梨貝水塘一帶派發，今次卻意外地得到調查的新方向。話説有幾位晨運常客，曾目擊案發當天早上，有四名陌生男子，年約20來歲，出現在水塘引水道的小徑上，此處亦是通往母子伏屍的地方，約一小時過後，四名男子急急走回頭路，沿着大埔道方向離去。自案發後，這四人已不復出現。雖然沒有證明該案跟這四名青年有關，但肯定是一個重要的線索。警方甫即動員「反黑組」，在石梨貝區一帶，揪出曾經犯事的問題青少年，或有案底的流氓逐個盤查，規範之大，彷彿將整個石梨貝區都反轉了，可惜都是無功而還。不過還好，在這段時期，區內的罪案明顯減少，飛羣童黨也銷聲匿跡。
1972年12月21日，案發後差不多兩個月，警方動員二千人，包括二十名幹探，在有可疑的新界鄉村進行大包圍，先後巡查六百多條小村落，受盤問村民超過數千，持續了幾星期。一位負責偵查的高級警官表示，已將疑兇的數量範圍逐漸收緊至僅有數人。
1973年1月19日，警方稱已掌握破案線索，並繪出四名兇徒面目，年齡由18至24歲，如下：
- (一) 中國籍男子，年約40歲，身材瘦削，身高約五呎六吋至七吋，蓄長髮，面長，身上可能懷有螺絲批。
- (二) 中國籍男子，年約18至22歲，身高四呎九吋，面圓，膚色黝黑，身材瘦削。
- (三) 中國籍男子，年約24至28歲，身高五呎六吋，蓄長髮，左邊分界，眼小鼻大，嘴巴闊，膚色黝黑，操惠州口音之本地話。
- (四) 中國籍男子， 35至42歲之間，身高五呎六吋，中等身材，面長眼小，操純正本地話，説話時兩嘴唇開合幅度不大。
遺憾的是，幾個月又過去了，一個疑兇都沒有抓到。鑒於曠日持久未能拘獲兇手，當局把專責小組編制擴充，除了原有的警司、高級探目及多名幹探外，結合新界方面的警探、穿山甲部隊及港島方面的偵緝部部人員，組成七個小組的偵探集團，再深入新界僻村調查，希望獲得一鱗半爪，但失望卻是一個接一個。
1973年5月23日，本案在荃灣裁判處由董梓光法官開庭研究死因，陪審團由兩男一女組成，高級法醫官供述時稱：「兩死者無顯著的刺傷痕跡，女死者全身赤裸，曾被強姦，頭部被人用硬物沉重一擊，現場撿獲的一個破碎玻璃瓶，可能就是兇器之一，女死者的頸項被繩索所纏，死因是窒息。」，「男死者生前有反抗跡象，雙手被反綁於樹幹上，遺體肋骨兩邊折斷，有可能曾被吊在樹上任人瘋狂亂打，頭部亦有傷痕，死因是身體多處受傷，現場所發現的一根折為兩截之木棍，相信就是兇器。行兇者多於一人。」最終，陪審團一致裁定，母子二人被不知名人等謀殺。此案至今仍然未破。
