マブチモーター社長宅殺人放火事件 捜査
一方、小田島被疑者は「私は関係ない」と、この時点でも依然として容疑を否認していたが、同日には前述のように『小田島が拘置中の2005年5月、Mに対し手紙を送っていた」ことが判明した。捜査本部は、前述の「千葉に行くかもしれないが、大丈夫」という記述について、小田島がMに対し「『千葉県警に呼ばれても、自分は何も供述しないから大丈夫だ』という意図を伝え、お互い本事件について供述しないようにと求めた」ものと推測した。また、「養子縁組を求める記述については、Mに対し、仲間意識を強めるよう求める内容だ」と推測した。
また、2人が事件前に同じ宮城刑務所に服役していた頃から、企業経営者の資産ランキングなどを掲載した雑誌を参考に東京近郊での強盗計画を練っていたことや、過去に練馬三億円事件で服役していた小田島は、複数の同房の受刑者に対し「（以前捕まったのは）被害者を生かしておいたのが失敗だった」と漏らしていたことも判明した。
2005年10月23日までの取り調べで、被疑者Mは「宅配業者を装って押し入り、長女Bをいきなり羽交い絞めにし、粘着テープで目・口をふさいだ。自分は妻Aを見張りつつ、小田島がBに金品のありかを聞きながら、1・2階で室内を物色した」と供述したため、捜査本部は裏付けを進めた。
その一方で2人は腕時計・指輪など計10点966万円相当を奪ったが、馬渕邸には事件後も多数の宝石類や現金・金の延べ棒などが残され、2階にあった金庫も無事だった。この点について捜査本部が調べたところ、「小田島に脅されて金品のありかを教えたBは、金庫の開け方・金品の保管場所についてあまり詳しくなかった」ことが判明した。このことから捜査本部は、小田島らはこれらの金品を発見できないまま2人を殺害し、馬渕邸に放火・逃走したものとみて捜査した。
2005年10月24日、小田島・M両名は事件の半月後、不正取得したパスポートを用い、フィリピンに渡航していたことが捜査本部の調べで判明した。2人は2002年8月20日から11日間フィリピンに滞在し、2005年1月に群馬県警に逮捕されるまで、小田島は10回以上、Mも5回前後、フィリピンに渡航していた。
2005年10月28日、松戸東署捜査本部の取り調べに対し、被疑者Mは「放火に使うため、燃料を事前に群馬県内のホームセンターで購入した」と供述した。それまでの現場検証では長女の遺体が発見された2階寝室でガソリン・オイルの混合燃料が発見されていたが、この燃料は主に草刈り機に使われるもので、「小田島ら2人は、当初から証拠隠滅のため、馬渕邸を放火する計画の上で、犯行に及んだ」という線が強まった。
また、馬渕邸を標的に選んで押し入った理由について、被疑者Mは「雑誌で関東近辺の資産家を数十か所選んだ」と供述していたことから、捜査本部は「2人が複数個所を下見した上で、犯行場所を選んだ」とみて、詳しい経緯を追及した。このほか、他人名義のパスポートを不正取得した旅券法違反容疑で逮捕された事件について被疑者Mは「犯行後、海外に高飛びするつもりだった」と供述した。
千葉地方検察庁は、事件発生から3年3カ月となった2005年11月11日、強盗殺人・現住建造物等放火・住居侵入の3つの罪で、小田島・M両被疑者を千葉地方裁判所に起訴した。
この時点で小田島被告人は、一貫して犯行を否認し続けていたが、犯行の経緯を被告人Mが詳細に供述した上で「別事件で服役中だった小田島から、犯行に誘われ、指示に従った」と供述したことから、捜査本部などは「小田島被告人が主犯」との見方を強めた。このことから千葉地検は、こうした供述を裏付ける、様々な状況証拠を積み重ね、公判での犯罪立証は可能として、起訴に踏み切った。また、それまでの取り調べで「被告人2人は当初から、居合わせた家人を殺害し、金や貴金属などを奪う計画だった」ことが判明していた。
2005年12月1日までに、被告人Mは「小田島被告人と共謀し、東京都・千葉県で計2人を殺害した」と、目黒区・我孫子市の2事件について供述した上でその上申書を提出した。そのうち我孫子市の事件では箪笥が開けられ、衣類が散乱するなど、執拗に物色した形跡があった。
室内で採取された犯人のものとみられる掌紋は不鮮明だったが、被告人Mの供述を受けて千葉県警が詳細に調べたところ、被告人Mの掌紋と一致した。
小田島被告人も関係者に対し、「警官を装って押し入った」などと2件への関与をほのめかしていたことから、千葉県警は翌週にも2被告人を強盗殺人容疑で再逮捕する方針を固めた。
2005年12月2日までの千葉県警の取り調べに対し、被告人Mは目黒区の事件について、「被害者Cと揉みあいになったため、小田島がナイフでCを刺し、自分が電気コードで手足を縛った」と供述した。Cの血液型はA型だったが、現場からはA型とは別に、小田島被告人の血液型と同じB型の血液も採取されていたため、千葉県警は被告人Mの供述を裏付ける物証とみて、警視庁にも情報を伝えた。
マブチ事件・我孫子市の事件では被害者3人をいずれも絞殺したのに対し、目黒区の事件のみ被害者を刺殺した理由について、被告人Mは「ナイフは本来、脅迫用に持っていた物で刺すつもりはなかったが、激しく抵抗されたため、小田島がナイフでCを刺し、自分と2人がかりで殺害した」と供述した。
その上で被告人Mは、目黒区・我孫子市の両事件について「マブチ事件でもっと多くの金が得られていれば、こんなことにならなかった」とも供述した一方、小田島被告人は関係者に対し、各事件への関与を認めたものの、この時点では捜査当局の取り調べに対しては、3事件いずれも依然として応じず、供述調書の作成なども拒否していた。
しかし小田島は2005年12月4日、千葉県警に対し、我孫子市の事件について「被告人Mとともに被害者E子を殺害して金を奪った」と、事件への関与を認める内容の上申書を提出した。小田島は事件の主犯格と目されており、取り調べに対してもマブチ事件などへの関与を大筋で認めつつも、「裁判まで待ってほしい」として、裁判の証拠にできる調書の作成をそれまで拒んでいたが、この時点で始めて捜査当局に対し事件を文書の形で認めることとなった。
前述の我孫子市の事件への関与の疑いが強まったことを受け、千葉県警は2005年12月7日、小田島・M両被告人を、同事件でE子を殺害し指輪など計4点・約70万円相当を奪ったとして、強盗殺人容疑で再逮捕した。
一連の事件は2002年8月から11月の3カ月半の間に、小田島・M両被疑者により3件の事件で計4人が殺害された連続殺人事件である線が強まったことから、警察庁は2005年12月7日付で、「社会的反響の大きい凶悪・特異・重要な事件」として、一連の3事件を警察庁広域重要指定124号事件に指定した。この時点で小田島被告人は、我孫子市・目黒区の両事件について関与を認める上申書を書いたものの、マブチ事件については引き続き文書化には応じなかった。
千葉地検は2005年12月28日、小田島・M両名を、我孫子市の事件に関する、強盗殺人罪などで追起訴した。
2006年（平成18年）1月13日、目黒区の事件について捜査を進めていた警視庁碑文谷警察署特別捜査本部は、小田島・M両被告人の身柄を拘留先の松戸東警察署から碑文谷署に移送した上で、Cを殺害し、現金35万円・指輪1個を奪ったとして、両被告人を強盗殺人・住居侵入容疑で再逮捕した。
また同日、「事件現場からは被害者Cが経営していた歯科医院の住所・Cの氏名などが掲載された、Cの歯科医院の広告部分の電話帳の切り抜きが見つかっていた」ことが判明した。
取り調べに対し2被告人は、被害者Cを狙った理由について「職業別電話帳で歯科医を探した。大金があると思った」、「電話帳は50音順で、Cの歯科医院が真っ先に目についたため、Cを標的にした」などと供述した上、「事件の2，3日前に歯科医院・C宅を下見した上で、事件当日に自宅付近でCが1人で帰宅するのを待ち、犯行に及んだ」と供述した。
このことから特捜本部は「2被告人が個人名電話帳からCの自宅住所を割り出した」とみて追及した上で、、被疑者Mが凶器のナイフについて、「群馬県内の利根川河川敷に捨てた」と供述したことを受けて捜索したが、この時点までには発見できなかった。
東京地方検察庁は2006年2月3日、小田島・M両被疑者を、強盗殺人・住居侵入の罪で東京地方裁判所に起訴した。