此案由于案情重大，情形恶劣，一经立案调查，立马得到了警方的高度重视，专门成立了专案组破获此案。
案件侦查
在勘察的过程中，警方发现，用来囚禁的地窖极为狭小，它被木板隔成了两层，上层是女孩们睡觉的地方。而下层放着一些做饭的用具，煤气灶，锅碗瓢盆，面条油盐之类的。环顾这个狭小阴暗的地窖，虽然小，但该有的东西却一样没少，甚至可以说，其中的设备齐全到超乎想象。
可以看得出来，被囚禁之人的吃喝拉撒睡全都在这里，地窖里有一根6米多长的管子，从上方的地下室深入进来，为她们输送空气，即使这样，地窖中的空气依旧浑浊不堪，人的体味、排泄物的味道以及饭菜味混合在一起，那味道想想都几乎让人作呕。
地窖内部
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地窖内部
警察还发现，在地窖里还有一台笔记本电脑，另外放着几本书，诸如《阳光心态》《莫问天》《无忧公主》这些，电脑和书都有明显使用过的痕迹，在后来的调查中，警方才知道，不管是笔记本电脑还是书，都是女孩们在百无聊赖的地窖中用来打发时间的物品。
同时，警方还在地窖中搜出了诸如避孕套、宽带装机单、银行账户交易清单、手机交费清单、铁锹、手铐、医院体检表、流产申请书等，上面都有相关个人信息及账户信息，而医院体检表和流产申请书上的信息则显示，在这位「大哥」的长期性侵之下，有一位女孩怀孕了，而「大哥」很明显不想要这个孩子，曾经带她去医院堕胎！
更有甚者，警方还搜到了一份「公安机关破案解救说明」。看来这个「大哥」，有很强的反侦查意识，平日里在如何与警方斗智斗勇这件事上，没少下功夫。
另外，根据报案人小清提供的线索，警察开始着手挖掘那两具被埋起来的尸体。由于地窖空间狭小，第一具尸体很快就在地窖的一个角落处被找到。从尸体的腐烂程度看，被害人死亡时间比较长，左手腕部还铐着手铐，在生前显然被折磨过。而另一具尸体，虽说就在第一具尸体的附近，警察却花了一番功夫才找到。为什么呢，因为这具尸体早已和地窖中的水泥混合在一起。通过后来的尸体鉴定和DNA鉴定等，警方确定，这两具尸体分别是被害人小四川和小蔡的尸体。其中，小四川的死因不排除机械性窒息死亡，而小蔡的死因除机械性窒息死亡之外，还包括营养不良以及身体受损导致的机体功能衰竭。
在场的办案人员，无一不对此情此景感