福岡県警捜査本部は2004年9月24日、車に沈められた軽乗用車内で発見された3人の遺体をいずれも司法解剖し、死因・身元の特定を進めた。その結果遺体の身元は行方不明だった女性A、Aの長男B、Bの友人少年Dと、それぞれ断定した。また司法解剖の結果、3人の遺体は死後1週間程度経過していることが判明したが、死因・外傷などはこの時点では明らかにされなかった。この時点までの取り調べに対し、K2は「大それたことをしてしまった」など反省の言葉を述べ、手を合わせて泣くこともあった。
2004年9月23日、福岡県警捜査本部はK1・K2夫妻の次男K4を大牟田市内で発見し、任意同行を求めた。同日深夜、福岡県警はK2の共犯として「9月18日早朝、K2と共謀し、Cの遺体を馬沖橋から諏訪川に投げ込み遺棄した」として、次男K4を死体遺棄容疑で逮捕した。K4については逮捕の第一報となった『読売新聞』2004年9月25日西部夕刊1面では「大牟田市在住の20歳男、被害者のうちの1人と友人関係」と匿名で報道されており、K2との血縁関係については言及されていなかった。その後『読売新聞』2004年9月26日東京朝刊第一社会面39面・西部朝刊第一社会面39面では実名報道に切り替えられた上で「K4の息子」であることが明示されたが、西部朝刊ではK4はK2の「次男」であるところを、「K4はK2の長男」と報道された。
2004年9月23日夜、福岡県警は諏訪川の川底で大規模な捜索を行った。諏訪川のうち捜索した箇所は最深4mで、通常でも視界50cmほどと透明度は低く泥質の川底だったため捜索は難航した。これに加え同日は雨天で更に見通しが悪くなっていたため、捜索はさらなる困難を極めた。そのような状況で、Cの遺体が発見された馬沖橋付近から約350m下流の、川が大きく蛇行しヘドロが堆積した諏訪川の川底（水深約3.5m、川幅約30mの中央部分）を大型クレーン車・投光器などを使用し捜索した。その結果、県警機動隊所属のダイバーが潜水作業をしていたところ午後6時すぎになって、女性Aが所有していた赤茶色の軽乗用車が沈められているのを発見した。午後9時頃、車を大型クレーン車で引き揚げたところ、車内から男女3人の遺体が発見された。3人の遺体はいずれも衣服を着たままで、ロープなどで縛られた痕跡はなかった。遺体は助手席、後部座席にあったが、一方で運転席は空いていた。発見時、車のナンバープレートは発覚を遅らせる工作目的か前後とも取り外されていた。
Cの死体遺棄容疑で逮捕された被疑者K2は2004年9月23日までの取り調べに対し「A・B・Cの一家3人を含め4人を殺害した。そのうちCを除く3人は車ごと川に沈めた」と供述した。同日付で福岡県警は連続殺人・死体遺棄事件として大牟田署に捜査本部を設置した。後述のようにA・B・Dの3人の遺体を乗せた車は運転席が空いていたことから、運転免許証を持っていたK2が別の場所で3人を殺害した後、遺体を乗せた車を現場近くまで運転し川に沈めた疑いが強まった。その一方で福岡県警は「女性であるK2単独では4人の殺害・遺体遺棄など一連の犯行を遂行するのは困難だ」として、大牟田署内で拳銃自殺を図ったK2の夫K1についても、犯行に関与した疑いがあるとして調べを進めた。また福岡県警は2004年9月23日付で、被疑者K2を死体遺棄容疑で福岡地方検察庁久留米支部に送致した。
加悦谷祭は、五穀豊穣を願う春の例祭である。発祥は明らかではないが、各地区の文献に残る複数の記録から、江戸時代中期の天明（1782年-1788年）から寛政（1789年-1801年）年間にかけて、丹後ちりめんを通じて人の往来があった京都の祇園祭などから都市的な曳山行事が流入し、18世紀後半のちりめん好況により町が成熟した証として発展したと考えられている。祇園祭を模した華麗な2階造りの芸舞台をもつ屋台は、加悦と後野に4台、算所に2台、明石と金屋に1台ある。かつては集落ごと、または神社ごとに春や秋に行われていた各々の祭礼を、1887年（明治20年）頃に加悦の天満神社の天神祭の例祭にあわせて4月25日に統一し、前後を含む3日間としたのが、現在の加悦谷祭の原型である。おもな祭礼行事は24,25日の2日間で行われ、この日は地区内の事業所や小中学校が休業し、一家総出で祭礼を担った。例祭日の統一は、各村でばらばらに祭礼を執り行うのはお互いに親戚知人を呼び合うので費用もかさむことから、同日に行い、互いに経費節減を図ることを申し合わせた結果であるという。ちりめんの好況を反映した祭礼行列は壮麗なもので、1933年（昭和8年）に当地を訪れた歌人・吉井勇（当時47歳）は、「縮緬の 祭見に来と 書きおこす 丹後だよりも 待たれぬるかな」と詠み残している。就労環境の変化に伴う担い手不足を解消するため、2001年（平成13年）以降は、4月最終の土曜日曜に行われている。前日の土曜日を「宵宮」、例祭当日を「本宮」あるいは「本祭り」と称するが、地区により土曜日のみ、あるいは、日曜日のみを祭日とする地区もある。祭礼行事の多くは、現在も1989年（明治22年）の町村合併以前の旧村（地区）単位で執り行われている。