事件当日の30日午後6時頃、小田急線成城学園前駅で一家4人が買物をしている姿が目撃されており、午後6時半頃には一家の車が被害者宅の車庫（※後述のように車庫前の駐車スペースの可能性あり）になかったことを近所の人が確認している。その後、京王線千歳烏山駅付近に寄り帰宅したとみられている。なお、車庫の前には1台分の小型車を停めるスペースがあり、事件発生直後の報道写真などから一家所有の車は車庫の中ではなく、このスペース部分に置かれていた可能性がある。ただし、日常的に車を車庫に入れていなかったかは不明である。同午後7時頃、母親が隣に住む実母と被害者宅の電話で会話している。また、長女が母親の実母の家を訪れている。同午後9時38分頃、長女のパソコンでテレビ番組を視聴した形跡が残っている。
被害者が経営していた学習塾の授業料である現金約20万円（約15万円という報道もあり）がなくなっており、現金が抜き取られたとみられる財布もあったが（朝日新聞 2005年12月10日付）、銀行の預金通帳やキャッシュカード、貴金属類などは持ち出されていなかった。ただし、上記の通りカード類や書類などを仕分けし物色した形跡は残されていた。この他、1階書斎の本棚に置かれていた現金約6万円が入った封筒には手がつけられていなかった（読売新聞 同日付）。
被害者宅にあった父親のトレーナーがなくなっており、犯人によって持ち出された可能性がある。魚柄で前面に「DIVE」という文字が入っており、背面にはAからZのアルファベット26文字がプリントされている。1991年から1996年頃まで販売されていた。
犯人が持ち去ったものとみられていた2000年正月の年賀状は、捜査員によって聞き込み捜査のため持ち出されていたことが判明している（産経新聞 2010年12月19日付）。
バッグの中から、現場に残された犯人のもの（血痕）とDNA型も一致している長さ数cmの黒色の毛髪が発見された（産経新聞 2010年12月19日付）。また、毛髪は長さ約2.5cmとバリカンなどで刈られた長さ約1.5mmの2本である（2018年8月情報公開、詳細については後述の「警視庁の情報公開（2018年）」および警視庁特捜本部サイト内の「犯人の頭髪の色は?」も参照のこと）。
バッグの中から検出された砂は石英などを含んでおり、「アメリカ西部ネバダ州のラスベガス付近にある砂漠の砂」と思われていたが、カリフォルニア州の砂の可能性が高いことが分かった（夕刊フジ 2006年8月2日付）。このカリフォルニア州のものと思われる砂は、約35,000 km²に及ぶモハーヴェ砂漠南西部にあるエドワーズ空軍基地付近のものであることも判明した。同基地東部の砂は特徴的なものであり、バッグ内の砂と酷似しているという（東京新聞 2009年12月14日付）。また、ジャンパーのポケットから検出された三浦半島の砂は、バッグの中からも検出されている。カリフォルニアはスケートボード発祥の地で、三浦半島の「うみかぜ公園」にはスケートボーダーが集まる場所があり、大会も頻繁に行われている。このことから、いずれもスケートボードと縁の深い場所の砂であることが明らかになった（夕刊フジ 同記事）。
東京生まれ。幼・少年期を現在の千葉県香取市で過ごした。千葉県立佐原中学校(旧制)から陸軍士官学校を経て1949年、東京大学文学部中国文学科卒業。同年NHK（日本放送協会）に入局。同期入局には小川宏、大塚利兵衛、福島幸雄、穂坂俊明らがいる。熊本⇒長崎勤務を経て、1953年にラジオの『音楽夢くらべ』で本格的にアナウンサーを開始。報道・芸能・社会番組などを担当。人気クイズ番組『私の秘密』では高橋圭三がNHKを退局しフリーになってからは、後任として1962年から4年間司会を務めた。その頃から派手さはないが、「ムード派の八木」と呼ばれるようになった。1965年11月にNHKを退局しフリーとなり、翌1966年1月から毎日放送（MBS）制作番組『八木治郎ショー』（1970年1月放送開始）の前身である『ウィークエンドモーニングショー』の司会を務め、民放モーニングショーの先駆的存在となる。その他にも『万国びっくりショー』（フジテレビ）、『人に歴史あり』（東京12チャンネル）他数々のテレビ番組の司会、『野生の王国』（MBS制作）のナレーションなどを務めた。1983年4月16日の『八木治郎ショー・いい朝8時』出演後、福岡市内の会社からの依頼で、大阪から福岡へ出張。翌17日に市内のホールで開かれたパネルディスカッションのパネラーの1人を務めた後、中洲の料理店で陸軍士官学校の同期生3人との食事中に突然倒れ、市内の病院に運ばれたが、クモ膜下出血との診断を受け、人工呼吸等が施されたものの意識は戻らないまま翌日の夜に死去した。57歳没。倒れた日と同じ日に、MBS制作番組『アップダウンクイズ』（TBS系列の人気番組対抗特集としてMBSアナウンサー（当時）の野村啓司とペアで回答者として出演。番組は4月上旬に収録）が放送され、同番組が最後のテレビ番組出演となった。翌週の同番組では、司会の小池清が八木の急死に関してのコメントを読み上げた。同月23日に放送された『いい朝8時』の八木治郎追悼特集では、八木の妻の八木一子と小川宏が生出演した。また、八木の生前に3か月分のナレーションの収録を終えていた『野生の王国』については、そのまま放映が行われ、番組の放送中に「八木治郎氏は4月18日に亡くなりました」との旨のテロップが付された。なお、『野生の王国』は小池清が八木の後任ナレーションを務めた。