その中でも、特に被害者の母国であるイギリスの駐日公使であるラザフォード・オールコックからは、これまでの外国人殺傷事件に対する幕府の対応への不満と、四国艦隊下関砲撃事件の事後処理のため、まもなく帰国予定である自身の出発までに犯人の逮捕と処罰を求める強硬な要求が出され、これに応じて、老中・水野忠精らがオールコックら各国公使に対し、イギリス公使の出発までに事件を解決する事を書面で確約する事態となった。
幕府による捜査.
事件直後から幕府は神奈川奉行所を通じて目撃者や現場周辺の住民等からの事情聴取を行い、また近隣地域に情報提供を求める触書を出すなど探索に努めていた。
その結果、犯人は2人組の若い武士であること、この2人組と思われる人物が事件直後、急いで鎌倉を離れ、翌日未明に二子の渡しを渡って江戸方面に向かったことなどが判明した。
しかし、その後は有力な情報が寄せられることもなく、イギリス側の度重なる督促にもかかわらず捜査は停滞を余儀なくされた。
蒲池源八・稲葉紐次郎の処刑と清水清次の捕縛.
知らせを受けたオールコックは、同種の事件の再発を防止するため見せしめとして2人を獄門に処し、その罪状を公布すること、また、処刑に際して駐留イギリス軍の士官を立ち合わせる事を求めた。
しかし、幕府は、2人の処刑は日本の法律に従って行うとして通常の死罪、すなわち牢内での斬首のみに留め、ただ処刑に際してイギリス軍士官の立ち合いと、横浜市中の各所に特別に罪状書を掲示することを認めた。
清水は、遠州金谷（現在の静岡県榛原郡金谷町）の出身で、浪人だった父に連れられ、幼時より各地を放浪して貧窮した生活を送っていた。しかし、外国人が日本を闊歩する近年の時勢を快く思わず、加えて開国以来の物価騰貴と生活難も外国人のせいであると考え、殺害し、名を挙げようと考えた。
清水の様子からは、なお余罪の存在が疑われたが、拷問を行って清水が死亡した場合、オールコックが要求していた犯人の処刑が不可能となる事を幕府が恐れたため、その追及は見送られた。
清水清次の処刑.
江戸で清水の取り調べが行われている一方、横浜では清水の処刑の段取りについて幕府とイギリス側の協議が行われていた。