玄関を入るとすぐに書斎がある。被害者宅1階部分のほとんどを占めるこの書斎は、父親が仕事部屋兼応接間、子供の学習部屋として使用していたものであり、現金約6万円が手付かずであった。大きな本棚や犯人がインターネットを閲覧した形跡のあるパソコンも置かれていた。2階への階段脇には浴槽に散乱していた書類の一部が元々あったとみられる納戸もある。さらに、トイレや洗面所、犯人の入出経路とされる浴室、長男が殺害されていた子供部屋、バルコニーがある中2階、台所やダイニングルームとその奥の犯人によって物色されていた居間がある2階、そして母親と長女が寝ていた屋根裏部屋（ロフト、3階）の4層構造になっている。本記事では中2階と2階を区別なく「2階」と表記している。なお、屋根裏部屋へは折り畳み式のハシゴを降ろすことにより、中2階の踊り場（洗面所付近）から上ることが可能となる。また、犯人の横歩きの足跡は「1階から中2階間」の階段に付いており、「中2階から2階間」の階段は4段のみである。この他、隣家の親族宅と外観では接続しているようにも見えるが、内部的にはしっかりとした壁で隔たれており繋がっていない。一方、3種類の粉末蛍光染料が発見された車庫は事件発生時にシャッターが閉まっており、犯人が侵入した形跡はなかった。車庫前には1台分の小型車を停めるスペースがあり、事件直後のニュース映像では、一家所有の車がこのスペースに置かれているのが確認できる。2013年12月には、3Dプリンターで作られた被害者宅の模型を警視庁が公開した。この模型は事件の捜査にも活用される。
現場に残されていた血液のDNAからルーツを辿る人類学的解析により、父系がアジア系民族、母系には欧州系（地中海）民族が含まれることが判明（産経新聞 2006年10月16日付）。「日本人には少ない型」とする専門家の声もある（朝日新聞 同年12月31日付）。2006年当時のDNA型鑑定によって、母系を示すミトコンドリアDNAのハプログループはアドリア海や地中海の南欧系民族に見られる「アンダーソンH15型」（アジア民族には見られない）、父系を示すY染色体は日本人よりもその他のアジア系民族に多い「ハプログループO2a2b1* (O-M134*)」であることが判明した。このO2a2b1*の分布頻度は日本人 (東京) の約33人に1人、中国人の約10人に1人、韓国人の約5人に1人である。なお、南欧系の祖先は歴史的に見て遠くない祖先の可能性が高いが、DNA型から犯人との続柄は判別できないため、犯人の母親が南欧系の女性かは不明である（サンケイスポーツ・産経新聞 2009年12月30日付 ）。特別捜査本部では犯人が「アジア系含む日本国外の人」または「混血の日本人」である可能性も視野に入れて捜査している。また、国際刑事警察機構（ICPO）を通じ、日本国外の捜査機関に捜査協力を求めている（毎日新聞 2008年5月25日付）。一方で、人種に関するプロファイリングが捜査に適用されるのには前例がなく、ずっと遡った祖先が混血だった可能性も否定できないため、「犯人が純粋な日本人である可能性も否定せずに、国内でも幅広く捜査する」方針（産経新聞 2006年10月16日付）。
2000年（平成12年）12月30日午後11時頃から翌31日の未明にかけて、東京都世田谷区上祖師谷3丁目の会社員宅で、父親（当時44歳）・母親（当時41歳）・長女（当時8歳）・長男（当時6歳）の4人が殺害された。この事件は、20世紀最後の日に発覚した、大晦日に差し掛かろうとする年の瀬の犯行だったことや、犯人の指紋や血痕など個人を特定可能なもの、靴の跡（足跡）の他、数多くの遺留品を残している点、子供までもめった刺しにする残忍な犯行、さらに殺害後に長時間現場に留まった可能性が指摘され、パソコンを触ったりアイスクリームを食べたりするなどの犯人の異常な行動、これらの多くの事柄が明らかになっていながら、犯人の特定に至っていないことでも注目される未解決事件である。また、年の瀬に発生した殺人事件ということもあり、一年を振り返る区切りとなる年末近くになると、警視庁による情報公開が行われ、マスコミが話題に取り上げることが多い事件である。
岡山県西北条郡津山町 （現津山市）出身。佐々木清十郎の長男として生まれる。津山中学校（現岡山県立津山中学校・高等学校）を経て、1915年（大正4年）5月、陸軍士官学校（27期）を卒業し、同年12月、砲兵少尉に任官し野砲兵第13連隊付となる。1918年（大正7年）11月、陸軍砲工学校高等科（24期）を卒業。野砲兵第11連隊大隊副官を経て、1919年（大正8年）9月から1922年（大正11年）3月まで陸軍派遣学生として東京帝国大学理学部物理学科で学んで卒業した。1922年8月、野戦重砲兵第8連隊付となる。1923年（大正12年）4月、東京帝大航空研究所員に就任。同年10月から1925年（大正14年）4月まで、欧米出張（イギリス留学）。この間、1924年（大正13年）8月、砲兵大尉に昇進。1928年（昭和3年）8月、兵科を航空兵に転科し航空兵大尉となり陸軍航空本部員を兼務した。1929年（昭和4年）12月27日、東京帝国大学から理学博士が授与された。1931年（昭和6年）8月、航空兵少佐に進んだ。1932年（昭和7年）4月、東京帝国大学教授（航空研究所員）に就任。1935年（昭和10年）7月、航空兵中佐に昇進。1936年（昭和11年）11月から東京帝大工学部（力学講座）を兼務した（1944年9月まで）。1938年（昭和13年）3月、航空兵大佐に進んだ。1941年（昭和16年）8月に陸軍少将へ進級し、同月、予備役に編入された。1945年（昭和20年）12月、航空研究所官制が廃止され航空研究所員を失職。1946年（昭和21年）3月、東京帝大教授を依願免本官となる。同年4月、財団法人計数研究所員に就任。1952年（昭和27年）9月、統計数理研究所長に就任し、1956年（昭和31年）10月に病気で休職し、1958年（昭和33年）3月まで所長に在任した。