その後、A家とB家の間の民事訴訟は和解の方向で進んだが、請求された2360万円という金額はA宅を売却しなければならない額であった。このことを聞かされたAは、その和解額が最終的に取り決められる前日の5月24日、面会に訪れた母に対し「ぼく、やっていないよ」と、初めて自身の無実を主張した。この訴えに基づいて、若穂井は翌25日、裁判所に和解の中断を申し入れた。そして、27日に若穂井とAの長姉が面会したところ、Aはやはり自身の無実を訴えるとともに、「買ったナイフは自室の押入れの布団包みの中にある」と主張した。この言葉に基づいて、同日夜に若穂井らがAの自室の押入れ内を捜索したところ、包装紙にくるまれた新品の布団の隙間から、凶器とまったく同型のナイフが発見された。この捜索は、若穂井、Aの母と次姉、そして小笠原、網正雄（元柏市議）と藤枝征司（流通経済大学社会学部講師）ら3人の支援者の計6人の立会いの下で行われ、押入れの戸を開けてからナイフが発見されるまでの一部始終が録音・写真撮影されている。一方、この捜索には弁護側の人間しか立会っておらず、証拠保全に問題があるとの指摘もあるが、これについて若穂井は「私自身そんな場所からナイフが見つかるかは半信半疑だった」と弁解している。Aの母によれば、かつての家宅捜索ではAの着衣などが押収されたが、その他にはナイフの鞘を探してゴミ箱などを見る程度で、布団包みの捜索はされなかったという。なお、それまでの捜査や審判では、Aが予めナイフを2本購入していた可能性はまったく浮上しておらず、また若穂井によれば、Aは必要に応じて小遣いを与えられていたため、1本500円のナイフを2本購入していたことは考え難いという。
少年院に収容された後、Aは面会に訪れた母や小笠原に対しても沈黙を続けていた。また、そもそも院の面会では事件について話すこと自体が差し止められていた。その一方でクラスメイトにはAの無実を確信する生徒も複数存在し、（Aの親族を装って）少年院の運動会に参加したクラスメイトもいた。
Aは7月7日に千葉地検松戸支部へ、17日には千葉家裁松戸支部へと送致され、同日千葉少年鑑別所へ収容された。Aは6月27日の自白から、一時帰宅中も、逮捕後の取調べと現場検証でも、捜査員・検察官・裁判官に対してのみならず、立ち会った母と担任教師に対しても、一貫して犯行を認めている。しかし、県内では1979年にも同じく知的障害者が少女を殺害したとされる野田事件が発生しており、野田事件の捜査員の一部は本件にも投入されていた。野田事件の冤罪を訴える支援活動を行っていた元編集者の小笠原和彦は、これらの点に疑問を抱き、野田事件の国選弁護人を務めていた弁護士の若穂井透に本件を担当しないかと持ちかけた。こうして7月27日に若穂井が本件の付添人に選任されたが、この時点で8月7日の少年審判開始までは12日しか残されていなかった。事件の冤罪を疑う若穂井は、27日・31日・8月1日・4日と4度面会してAの自白を撤回させようとしたが、Aは自白を維持した。結果、事実を争わず少年審判は終了し、8月10日の第2回審判において小原春夫裁判官は、Aに対し「医療少年院の特殊教育課程へ送るのが相当」との処遇意見を付けて「初等少年院送致」の保護処分決定を下した。Aは抗告せず保護処分は確定し、Aは神奈川医療少年院へ収容された。その後、AはBの遺族から損害賠償を請求されたが、翌1982年4月19日の第1回口頭弁論でも全面的に責任を認めている。
1965年1月4日、第1回中山競馬2日目第3競走のサラブレッド系障害オープン戦は、8頭立てで行われた。人気の中心はフジノオーで、坪井が騎乗するサチオンワードは、人気は低いものの、フジノオーとの連勝式馬券の組み合わせは3番人気という穴人気に推されていた。道中、サチオンワードは好位に着けていたが、最終障害で飛越に失敗して落馬、坪井は馬場に叩き付けられ、さらに後続馬が頭を蹴り、坪井はたちまち意識を失った。馬場内に待機していた救急車が駆けつけ、同乗の医師が坪井のもとに駆け寄ったが、両耳から出血しており、一見して状況は深刻であった。さらに診察すると、息はあるものの、前頭部が陥没骨折して顔面が変形し、また左側頭部が亀裂骨折しており、裂け目からは脳が露出して、その表面には芝の切れ端や砂が付着しているという、非常に重篤な状態にあることを確認した。医師は直ちに東大脳神経外科清水病院への緊急搬送を決定。中山競馬場の警備にあたっていた警察に協力を要請し、救急車にさらにパトロールカーの先導を付けて搬送した結果、中山競馬場からわずか24分で東大病院に到着、直ちに緊急開頭手術を開始した。早速脳の状態を詳しく診察した結果、幸いにも脳の損傷はほとんどなく、わずかに骨片が脳の表面に刺さって出血を起こしている程度であることが確認されたので、骨片のほか、脳の表面に付着した砂・芝を除去し、出血部の止血や浮腫の除去を行う治療を施し、陥没部の修復・亀裂骨折の処置を行い、呼吸補助の為の気管支切開なども行って、8時間にわたる手術を終了した。坪井はそのまま入院し、しばらく昏睡状態にあったが、数日後に意識を取り戻した。やがて後遺症がないことも確認され、食事も摂るようになって急速な回復ぶりを見せた。そして2月1日には早くも退院し、自宅療養を経て4月には厩舎に戻り、やがて騎手として復帰、1965年は通算14勝を挙げ、見事に復活した。翌年には、怪我の原因となった障害競走にふたたび乗るようになり、勝ち星を挙げている。