調査以前より古墳の存在が知られていた。埋葬施設：ほぼ南に開口部を持つ無袖の横穴式石室である。　　　　　床面は長さ約4.6メートル、幅0.85〜1.2メートルで奥壁幅がやや広い。　　　　　側壁最下段の石列をわずかに残すのみで奥壁は抜き取られていた。　　　　　石室内の開口部には板石が1枚直立し、室内に板石片が散乱していたため、　　　　　組合せ式箱型石棺が設置されていたと考えられている。出土品：耳環1、鉄刀1、鉄鏃7、土師器坏1、須恵器蓋坏2、有蓋短頸壺2、短頸壺2、長頸瓶1、平瓶1、𤭯（はそう）2須恵器は7世紀前半のものと考えられている。
埋葬施設：南西方向に開口部を持つ無袖の横穴式石室。　　　　　長さ約5.7メートル、幅1.15メートルの細長い長方形だと考えられている。　　　　　壁体は破壊が著しく奥壁下の1石と側壁2段しか残っていなかった。　　　　　床面は閉塞石付近を除く全面に角礫が敷かれていた。出土品：耳環2、瑪瑙生勾玉6、碧玉製管玉2、碧玉製平玉1、碧玉製切子玉1、水晶製切子玉12、水晶製算盤玉1、ガラス製小玉59、小刀2、刀子4、鉄鏃2、土師器坏1、須恵器坏身1、堤瓶1
墳丘は調査時に大半が失われていたため、規模については不明。埋葬施設：西南西方向に開口部をもつ横穴式石室。　　　　　長さ5.6メートル、幅0.8〜1.0メートルの長方形だと考えられている。出土品：小刀1、刀子2、鉄鏃13、土師器坏4、短頸壺1、須恵器坏蓋3、坏身5、有蓋高坏1、短頸壺2、堤瓶1須恵器は6世紀末〜7世紀前半のものと考えられている。
1970年（昭和45年）3月に香貫地区土地区画整理事業の工事に伴い土器が発見された。この際、古墳の石室が確認されたため、調査を開始すると古墳群が発見された。1970年（昭和45年）3月に1次調査として１基（第1号墳）の古墳の緊急発掘調査が行われ、続いて1971年（昭和46年）3月の2次調査により３基（第3号墳・第4号墳・第9号墳）の調査が行われた。なお、第9号墳は後述のとおり古墳ではなく瓦礫塚であった。
6世紀末から7世紀にかけて、沼津市周辺では愛鷹山麓から大岡などの平地、片浜・静浦・内浦・西浦の海岸地帯などいたるところで集落が営まれていた。香貫山周辺では上香貫の天神洞・住吉、下香貫の山ノ根・林下・上ノ原・藤井原などに集落が分布しており、それらの発達により古墳が造られたと考えられている。小規模な円墳が多く造られ、香貫九十塚・石田九十九塚などと呼ばれている。天神洞古墳群は香貫九十塚と呼ばれる群集墳の一部であり、集落の上層部の者の墓と考えられている。近世、香貫九十塚の畑を掘り起こしたところ太刀鎧が出たため、祟りがあるとしてその後は敢えて侵さなかったという。この地は戦国時代に今川氏、北条氏、武田氏が争った土地であり、九十塚はその戦没者たちの墓とみられていた。1970年（昭和45年）に行われた沼津市の区画整理事業で、地下に石室の一部が残存するものが3基発見され、発掘調査が行われた。
警察はここで初めて、警告後も中傷コメントを書き込んでいたインターネットユーザー1名の身元を特定し、中野警察署へ任意同行を求めた。この犯人は「二度としません」と発言するなど反省したようなそぶりを見せたが、その3時間後に「殺人犯のくせに警察に密告するとはどこまで卑怯だ」などといった内容の中傷コメントをネット掲示板に書き込んだ。当初、警察およびキクチは一旦注意をすれば中傷が収まると考えていたが、犯人たちのネット中傷再犯の可能性の高さが予想以上に深刻なレベルにあると判断し、遂に警察は「悪質性の高い書き込みを厳選して、該当する者は一斉摘発する」方針へと切り替えた。その後、2008年9月から2009年1月までに、キクチに対して中傷書き込みを行った犯人の身元を1000人以上も特定、最終的に特に書き込み内容や犯行回数などが明確に刑法に反していると判断された計19人の中傷犯が検挙された。中傷犯たちの居住地は関東だけでなく宮城県や滋賀県や大阪府にも渡っており、捜査の結果、最北は北海道で最南が大分県と全国区に及んでいたことが判明したが、警視庁の刑事が実際に犯人たちの居住地に出向き、摘発した。犯人たちの摘発時の年齢は半数近くが30代後半だったが、最年長は47歳で、最年少は17歳だった。男だけでなく女も含まれており、女の中には妊娠している者もいた。精神の病にかかっている可能性のある者が4分の1近くいたが、それ以外には仕事や家庭を持つ社会人がおり、大手企業のサラリーマン、コンピュータプログラマー、会社セキュリティ部門の責任者、会社の通信機を利用して中傷コメントを書き込んだ者、年頃の娘がいる父親もいた。また、犯人の一部には国立大学職員もいたが、その勤務先は8年前の2000年の捜査で書き込み場所として特定された国立大学であることが判明した。取り調べをした刑事たちは中傷犯たちの雰囲気を「どこにでもいる、おとなしそうな感じ」と評し、キクチも警察から見せられた中傷犯たちの顔写真から「怪しい目つきの2人を除き、どこにでもいる普通の人」という印象を持った。なお、中傷犯たちは実際の殺人事件とは何の関係もなく、互いの中傷犯同士や被害者のキクチとも実生活で一切面識がなかった。