מיד לאחר מכן, מיהר פאטי אל ביתו של דרייפוס. הוא פגש את לוסי דרייפוס ובישר לה על מעצרו של בעלה. הוא ערך חיפוש בבית, והחרים מכתבים אישיים, כולל מכתבים שכתבו הזוג דרייפוס זה לזה בתקופת אירוסיהם. נאסר עליה לספר לאף אחד על מה שקרה, והיא קיבלה רק פתק אחד מבעלה. רק ב-31 באוקטובר הותר לה לספר למשפחה, והיא מיהרה ליצור קשר עם אחיו של בעלה, מתייה דרייפוס, וביקשה ממנו לבוא לפריז במהירות. במהלך הימים שלאחר מעצרו, ביקר פאטי את דרייפוס בתאו מדי ערב. הוא חקר אותו בצורה נוקשה ביותר, וניסה ללא הרף להביך אותו, לבלבל אותו וליאש אותו. הוא הכתיב לו הכתבות ארוכות ואיים עליו שגורלו נחרץ. כל אותו הזמן, לא נאמר לדרייפוס במה מאשימים אותו ולא ניתן לו לראות את הבורדרו. כתוצאה מכך, בריאותו הנפשית התערערה כליל, והוא שקע בהתקפי דיכאון, או לחלופין בהתקפי זעם שבהם היה משליך כל מה שבהישג יד ואף פוגע בעצמו. בלילות שמעו אותו הסוהרים צוחק לעצמו צחוק מטורף. מפקד הכלא פרדיננד פורצינטי היה היחיד שגילה כלפיו יחס אנושי. הוא בא לבקר אותו ולעודד אותו, ולא הרשה לפאטי להגזים בחקירותיו. ב-27 באוקטובר הוא פנה אל בואדפר וטען שדרייפוס קרוב לטירוף. בואדפר הרשה לו לקחת את דרייפוס לרופא הכלא, וזה רשם לו כדורי הרגעה.
במקביל לחקירה הרשמית, פתח פאטי בחקירה אשר נועדה לחקור את חייו האישיים של דרייפוס ולהכפיש את שמו. דו"ח שהגיע למשטרה קבע שדרייפוס נראה מספר פעמים במועדוני קלפים מפוקפקים. נערך גם דו"ח נגדי אשר הוכיח שדרייפוס מעולם לא ביקר במועדונים הללו, אולם הוא הועלם עד מהרה. נמצא שהיו לו מספר מערכות יחסים עם נשים מחוץ לנישואים, אולם למרות חיפושים נמרצים שערך צוותו של פאטי, לא נמצאה ביניהן אף אחת אשר הייתה עשויה להיות מרגלת. דרייפוס מצדו, טען שכל קשריו עם הנשים הללו נפסקו לאחר נישואיו.
תאוריית הזיוף העצמי.
בינתיים, המשיך ברטיון בחקירה הרשמית, אשר במסגרתה השווה בין הבורדרו לכתב היד של דרייפוס. ברטיון עבד על הנושא חמישה ימים (בין 15 ל-20 באוקטובר) והפעם הגיש תאוריה חדשה ומורכבת אשר נודעה בתור "הזיוף העצמי". ברטיון טען כי אכן כתב היד של דרייפוס הוא לא כתב היד שבו נכתב הבורדרו, וזאת מכיוון שדרייפוס זייף את כתב היד שלו עצמו כאשר כתב את הבורדרו. לטענתו, דרייפוס ביטח את עצמו מפני חשיפה כאשר הכניס בכתב היד שלו שינויים קלים ומחושבים. בהמשך ברטיון אף פיתח את התאוריה שלו וטען שדרייפוס "גנב" חלק מהשינויים מבני משפחתו. הוא מצא כי חלקים מהבורדרו היו דומים לכתב ידו של מתייה, אחיו של דרייפוס, ואף מצא כי האות S במסמך נלקחה מכתב ידה של גיסתו אנה. הוא הציג תרשימים גרפיים מורכבים אשר הוכיחו את התאוריה שלו, תרשימים אשר רבים לא הבינו אותם אולם סמכו על ברטיון בשל השם שיצא לו כמומחה לזיהוי פלילי. חוקרים מודרניים סבורים שהתאוריה של ברטיון מפוקפקת לחלוטין שלא לומר אווילית, אולם בזמנו היא הוצגה כיצירת מופת חלוצית של הזיהוי הפלילי. מרסייה לקח את ברטיון להיפגש עם הנשיא פרייה, אשר הגיע למסקנה שברטיון "לא סתם מוזר אלא מטורף לחלוטין". בהמשך הוא אף כינה את ברטיון "חולה רוח המוכה בשיגעון", אולם הוא לא יכול היה להתווכח עם המוניטין שיצא לברטיון ועם העובדה שמרבית קציני הצבא קיבלו את התאוריה שלו כנכונה.
עם זאת, בעצת שר המשפטים, כינס מרסייה עוד שלושה מומחים שיעבדו על כתבי היד. אחד מהם שלל מכל וכל את האשמתו של דרייפוס, וקבע שכל דמיון בין הכתבים הוא מקרי. השני קבע בתוקף שכתבי היד זהים והשלישי תמך דווקא בתאוריה של ברטיון. הסתירות בחוות הדעת של המומחים, ערערו את ביטחונו של מרסייה, ואפילו פאטי החל לחוש ספקות לנוכח עקשנותו של דרייפוס שהוא חף מפשע.
התפתחות האירועים.
חשיפת הפרשה לציבור.
חרף העובדה שכל קציני המטכ"ל, וכן כמה פוליטיקאים, כבר היו מעורים היטב בפרטי הפרשה, מרסייה אסר לשחרר פרטים לעיתונות. עם זאת, האירוע הודלף. ב-29 באוקטובר פרסם "לה ליבר פארול" ("המילה החופשית"), ביטאונו של הסופר האנטישמי אדואר דרימון, מאמר מאת אדריאן פאפיו אשר בו נכתב בין היתר:
לא ידוע מי הדליף לדרימון ופאפיו את המידע. המדינאי היהודי ריינאך, אשר היה אחד מתומכיו של דרייפוס ולימים הפך לאחד ההיסטוריונים החשובים של הפרשה, טען שאנרי הדליף את הסיפור כיוון שרצה למנוע ממרסייה לסגת בו מהעמדתו לדין של דרייפוס. ריינאך אף פרסם לימים (1898) בכתב העת לה סייקלה (Le Siècle) תצלום של מכתב אשר לטענתו נכתב בידי אנרי ומוען לידי פאפיו, ובו נאמר כי דרייפוס נעצר בעוון ריגול. עם זאת, היסטוריונים אשר בחנו את התצלום הגיעו למסקנה כי אין זה כתב ידו של אנרי. כך או כך, הכתבה בלה ליבר פארול עוררה סערה, וב-31 באוקטובר כבר החלו לזרום לעיתונים פרטים מדויקים. ב-1 בנובמבר אישרה סוכנות הידיעות של הצבא באופן רשמי כי קצין נעצר בעוון ריגול, אולם לא נקבה בשמו. אך באותו יום כבר יצא לה ליבר פארול במודעה בעמוד הראשון: "בגידה במולדת. מאסר של הקצין היהודי אלפרד דרייפוס". העיתון תיאר בדייקנות את כל פרטי הפרשה וסיים: "ואולם יש לנו נחמה אחת. לא צרפתי אמיתי הוא שביצע את הפשע".
כאמור לעיל, מרסייה החל לפקפק באשמתו של דרייפוס לנוכח חוות הדעת הסותרות של המומחים, אולם כעת משפורסמה הפרשה, נחסמה בפניו הדרך לנסיגה. ישיבת ממשלה כונסה באופן חפוז, ומרסייה נאם בפניה באריכות. חרף התנגדותו של הנוטו, הסכימו מרבית השרים על פתיחתה של חקירה משפטית. מרגע זה ואילך, יצא לה ליבר פארול במסע תעמולה והשמצות כנגד דרייפוס, אשר הקו המנחה שלו היה אנטישמיות פשוטה. במקביל, מתייה דרייפוס הגיע לפריז על פי הזמנתה של לוסי, ושם התבשר על מה שקרה. הוא נפגש עם פאטי, אולם זה טען בפניו כי אין כל סיכוי לשחרר את אחיו. מתייה פנה אל עורך הדין אדגר דמאנז' , אשר אף על פי שנודע כשמרן קיצוני ואף כמלוכן וכקתולי אדוק, הסכים לקחת את התיק לאחר שילמד אותו על בוריו. אולם לדמאנז' לא הורשה לראות את התיק או להיפגש עם דרייפוס עד 5 בדצמבר. כאשר ראה את התיק, הצהיר מיד שדרייפוס לא היה יושב בכלא אלמלא היה יהודי, וניאות לקחת אותו. לדרייפוס עצמו הובהר סוף סוף במה בדיוק מאשימים אותו והותר לו לראשונה לראות את הבורדרו. הוא הכחיש כל קשר.
החקירה המשפטית.
מרגע שנתקבל אישור מהממשלה לפתוח בחקירה ממשלתית, העביר מרסייה את התיק לידי הגנרל פליקס גוסטב סוסייה, המושל הצבאי של פריז. לסוסייה הייתה יריבות אישית ארוכה עם מרסייה, והוא לא היה להוט לפתוח בחקירה. אולם לא הייתה לו ברירה, וב-3 בנובמבר הסמיך את הקומנדנט בקסון ד'אומרשוויל לבצע את החקירה. חקירתו של ד'אומרשוויל הייתה רשלנית ומוטית, ונעשתה מתוך אמונה ראשונית שדרייפוס אכן אשם. הוא התעלם מכל החוקרים אשר טענו כי אין דמיון בין הכתב בבורדרו לכתב ידו של דרייפוס, ובחר לקבל רק את הדעות הנגדיות. לעיתים קרובות הוא חזר בתחקירים שלו מילה במילה על תחקיריו של פאטי. חלק נכבד מהתחקירים יוחדו לנשים אשר דרייפוס היה עמן בקשר. ד'אומרשוויל היה מודע לכך שהראיות נגד דרייפוס מעטות מאוד, והוא לא היסס לנצל אפילו עובדה זו כדי לטעון שדרייפוס אכן אשם. כך לדוגמה, הוא טען שהעובדה שבביתו של דרייפוס נמצאו מעט מאוד מכתבים, מעידה על כך שדרייפוס השמיד את כל המכתבים החשודים. ד'אומרשוויל התייעץ עם פאטי בכל שלב משלבי החקירה, עד כדי כך שהדבר נמאס אפילו על אנשי צוותו. ב-3 בדצמבר הגיש ד'אומרשוויל את הדו"ח שלו לסוסייה, והמליץ בו על פתיחת משפט צבאי כנגד דרייפוס. סוסייה התנגד עקרונית למהלך, והיה מסוגל להורות על ביטול החקירה, אולם לא עשה זאת, ככל הנראה מתוך אמונה בצדק הצבאי. למחרת הוא הוציא את ההוראה להעמיד את דרייפוס למשפט צבאי בפריז וקבע את מועד תחילת המשפט ל-19 בדצמבר.
דעת הקהל והמשבר הדיפלומטי.
במהלך הפרשה כולה, התבטאה באופן מיוחד חשיבותה של דעת הקהל וכן של העיתונות. במהלך הימים שבין פרסום הפרשה לתחילת המשפט, עסקו העיתונים כולם באירוע. בתחילה נהנה העיתון "לה ליבר פארול" מיתרון בולט על פני כל שאר העיתונים בדיווחים אמינים על פרטי הפרשה ובמאמרי ביקורת נוקבים כנגד הצבא על שהחזיק את דרייפוס, נגד מרסייה עצמו על שלא נקט יד חזקה מספיק במהלך הפרשה, וגם נגד דרייפוס עצמו והקהילה היהודית בכלל. אל "לה ליבר פארול" הצטרפו כל עיתוני הימין אשר החלו בפרסום מאמרים אנטישמיים. עיתוני השמאל שמרו על נימה מתונה יותר, אולם גם הם לא גילו אהדה רבה לדרייפוס. מתייה ניסה לפנות לעיתונים שונים בבקשה לפרסם מאמר תגובה, אולם נענה רק על ידי "לה פטי ז'ורנל", שם התפרסם מאמר אשר תבע את זכותו של היהודי "להיות חף מפשע". אולם ההתקפות לא היו מכוונות רק כנגד דרייפוס. עיתוני הימין ביקרו את מרסייה בחריפות על הרשלנות שמגלה הצבא בלכידת מרגלים, כמו גם על העובדה שמרסייה השתיק את הפרשה בתחילה. גם עיתוני השמאל כדוגמת לה פיגארו, הצטרפו למתקפה זו. בתגובה, מרסייה התראיין ב-17 בנובמבר לז'ורנל וטען כי החקירה תיסגר בקרוב. הוא ניסה להציג את הפרשה כולה כאירוע שולי וחסר ערך, אולם הדבר רק החריף את המתקפות כנגדו מצד עיתוני הימין. בניסיון להנמיך את האש, הוא התראיין ב-28 בנובמבר ללה פיגארו, וטען כי "האשמה [של דרייפוס] ברורה, מוחלטת". הצהרה זו שימחה מאוד את עיתונות הימין, כיוון שהיא היוותה למעשה הודעה רשמית שדרייפוס אכן אשם. סוכנות הידיעות הרשמית של הצבא מיהרה להכחיש את הדברים, אולם כבר היה מאוחר מדי. מכאן ואילך הפכה פרשת דרייפוס, לדידו של מרסייה, לעניין אישי לחלוטין.