April Jones lekte med vänner nära sitt hem i Machynlleth men sågs komma in i en grå eller ljus färgad van klockan 19:00 BST på måndag.
Omkring 200 personer hjälpte till med att leta efter gator, åkermark och skogsmark under natten.
April sågs senast bära en lila knälång kappa med pälskåpa, vit skolpolotopp och svarta byxor.
Ysgol Gynadd Machynlleth hade spelat på sin cykel med vänner nära hennes hem på Bryn-y-Gog egendomen.
Polisen sa att alla vittnen till hennes misstänkta bortförande var barn.
Det Supt Reg Bevan sa att det skulle ta tid att få information från barnen.
"Det är en känslig och svår process intervjua små barn som var vittnen till detta", sade han.
"Det fortsätter - det började igår kväll och det kommer att fortsätta i morse och förhoppningsvis kommer jag att ha mer information för dig senare."
Ett telejournummer har släppts för personer att ringa med information - 0300 2000 333.
Det Supt Bevan tillade: "Vi samarbetar med våra kollegor, grannstyrkor, [få] specialistråd.
Av Cemlyn DaviesBBC Wales
Jag har redan hört skrik och skrik från april när sökandet återupptogs i morse.
Jag står nära platsen där femåringen senast sågs halv sju på måndag kväll.
Samhället har verkligen hållit ihop och det var tydligt igår kväll.
Några hundra personer samlades på stadens fritidscenter.
Jag var där för att se dem träffas. De delade upp sig i grupper för att gå ut i staden för att fortsätta leta efter April.
I morse har jag talat med kommunalråden som har sagt att de kommer att göra allt de kan för att hjälpa April Jones familj i denna mycket svåra tid.
De har beskrivit familjen som en underbar familj som spelar sin roll i samhället, och de kommer att göra allt de kan för att hjälpa till att hitta April säkert och sunt.
"Vi har specialutbildade sambandsmän som stöder Aprils familj."
Han lovordade också det "ömsesidiga gensvaret" från samhället.
Lokala människor samlades på Machynlleth Leisure Centre på måndag kväll för att hjälpa till att leta efter flickan, som nyheter om hennes försvinnande sprids på sociala nätverk webbplatser.
Affischer från april cirkulerade också och sattes upp runt om i staden.
Polisen satte också upp vägspärrar för att kontrollera fordon, medan gatan där April försvann har spärrats av.
Det Ch Supt Simon Powell från Dyfed-Powys polisen sa att officerare var "blir alltmer orolig för hennes säkerhet".
Han sade att polisen hade inlett en "intensiv efterforskning och brottsutredning" av bortförandet.
"April sågs senast spela på en cykel nära hennes hem adress och sågs komma in i vad vi tror var en ljusfärgad van som sedan körde iväg," tillade han.
Insp Kevin Davies sa att brandkåren och polisen hund team hade mobiliserats, och fordon kontrollpunkter inrättats.
"Det finns omnämnande av en grå van, vi tittar på det som en av vinklarna i förfrågan," sade han. "Inget förbises. Det är en vinkel, det är en utredning som vi följer tillsammans med andra vinklar.
"Vi söker igenom området.  Allt vi kan göra är att göra.
"Familjen är uppenbarligen plågad. Vi försöker hålla dem informerade. Vi har en officer tilldelad dem bara för att hålla dem informerade om vad som händer. All information, vi kommer att dela med dem. "
Shadow Welsh Sekreterare Owen Smith MP berättade för Labourkonferensen i Manchester att alla delegaters tankar och böner är med den saknade flickan och hennes familj.
"Vi ber alla att hon är tillbaka i samhället och med sin familj så snart som möjligt", tillade han.
Under tiden sade Powys County Council att det gav stöd till elever och personal på Aprils skola. Både grundskolan och angränsande gymnasieskola är öppna med lektionerna fortsätter som vanligt.
Rådet sade att sopor och återvinningssamlingar i staden hade blivit avstängda för dagen, med de anställda inblandade frivilligt att delta i polisens sökning.
Machynlleth, en historisk marknadsstad på landsbygden i Dyfidalen, har en befolkning på omkring 2100 invånare.
Sök volontär Anwen Morris sade att lokalbefolkningen hade sökt ett område med en 30-mils radie över natten med hjälp av fyrhjulingar och terrängfordon.
Lokala människor beskrev familjen som "mycket omtyckt" och sade att de hade hjälpt till att skapa en gemensam trädgård på stadens Bryn-y-Gog egendom, som har mer än 100 hem.
Alun Hughes, en vän till familjen, sade: "Vi var ute igår kväll och just nu väntar vi på att polisen ska organisera specialistsökningar av staden."
Brian Vaughn, vars dotter går i skolan med April, beskrev henne som en "älskvärd liten flicka". Han sade: " Alla vill bara ha tillbaka henne.
"Vad vi än måste göra, så gör vi det. Vi hoppas bara på det bästa, att hon är närmare snarare än längre bort."
Borgmästare i Machenlleth Gareth Jones, som var bland dem på fritidscentret, sade att folk ville hjälpa sökandet på alla sätt de kunde.
"Vi är alla chockade, och det är osäkerheten i allt liksom naturligtvis vilket är riktigt oroande," sade han.
"Våra tankar går ut till familjen, nära familj och vänner i april.
"Vi är alla här för att hjälpa till som ni kan se av den mängd människor vi har här i kväll.
"Vad vi än kan göra, så gör vi det."
Machynlleth stadsfullmäktige Michael Williams sa att folk var "förbluffade".
Machynlleth är en lugn Powys marknadsstad.
Turismen är stadens största sysselsättningssektor, med landsbygden, och dess närhet till kusten, som lockar människor från hela Storbritannien.
Husvagns- och campingplatser är utspridda över landsbygden och dess lantliga miljö och relativt långsamma tempo i livet har lett till att många besökare väljer att bosätta sig där i jakt på en alternativ livsstil.
Staden, med sin veckomarknad, är fortfarande ett av de walesiska talande hjärtana.
Brottsligheten är låg med i genomsnitt 15 brott i månaden rapporterade i Machynlleth hittills i år, främst för antisocialt beteende.
"Jag har bott här hela mitt liv och jag har aldrig hört talas om något liknande tidigare", sade han.
"Familjen måste ödeläggas, och jag hoppas att den lilla flickan hittas utan någon större fördröjning.
Grannen Rhydian Mason sade: "De flesta av oss tror jag har fått reda på via sociala nätverk webbplatser på nätet som Facebook - det är där jag först hörde talas om det - och vi vill alla se vad vi kan göra för att hjälpa till.
"Det är helt hjärtskärande. Jag försöker sätta mig i Aprils föräldrars ställe och det är en hemsk känsla i magen. Vi är alla här ute förhoppningsvis för att se om vi kan få ett positivt resultat av denna historia, och vi kommer att göra vårt bästa även om vi är ute hela natten. "
Dyfed-Powys Polisen har bett alla med information att kontakta en dedikerad jourtelefon på 0300 2000 333.
Polisen behandlar försvinnandet av en femårig flicka i Powys som ett misstänkt bortförande.