司ちゃん誘拐殺人事件
Bが約束通り取引現場の上野駅へ向かうことになったが、その前に捜査陣(山梨県警・警察庁・関東管区警察局・警視庁の幹部)が打ち合わせを行い、「どんなことがあってもBは現場を離れない」「Bは犯人側と接触した場合、肩を叩くなどの合図を送る」などの作戦が立てられた。その上で、17時30分までに上野駅周辺で、捜査員全135人(警察庁から2人、関東管区警察局から1人、警視庁から114人、山梨県警から18人)が緊急配備につき、犯人を待ち伏せた。
同日18時50分、Kは上野駅へ出向いたところ、今度は張り込みの気配が感じられなかったため、伝言板のところにいたBに対し、「一緒に来てくれ」と声を掛けたが、BはKがAを連れていなかったことや、警察官から「声を掛けられても付いていくな」と指示されていたため、これを無視。捜査員たちとの打ち合わせ通り、新聞紙で肩を叩いてサインを送りつつ、現場に立ち止まっていたが、この合図で犯人を逮捕することはできなかった。
Bの態度に危険を感じたKは、すぐにその場を離れようとしたが、張り込んでいた刑事に追跡され、振り切って逃走した。
一方、Kは同月4日6時ごろ、Aを車に乗せたまま甲府市内に向かっていたところ、左前輪のタイヤがパンクしたため、人目につかぬところでタイヤを交換しようと、中巨摩郡敷島町中下条のネジ製作所駐車場に駐車。しかし、スペアタイヤがなかったため、Aを車内に残したまま、徒歩で近くの知人V宅に行き、トラックのスペアタイヤを借りると、これをパンクしたタイヤと交換した。Kはパンクしたタイヤを駐車場に放置し、甲府市内に向かったが、Vはこの時、KがAを助手席に乗せて走り去るところを目撃している。
しかし同日13時8分ごろの電話で、応対したBが「あんたもひどいじゃないか、あそこで1時間半も待ったんですよ」などと、しっかりした落ち着いた口調で応対してきたため、Kはその態度などから、「既に警察に連絡され、捜査が始まっている」と察知し、「Aと一緒では、人目につきやすく、取引場所に行っても捕まる。逃走するにも(Aの存在は)足手まといになるし、Aを返せば自己の犯行が発覚する」と危惧していたため、「Aを殺害しなければならないかもしれない」と考えるようになった。同日16時ごろ、Kは中巨摩郡竜王町西八幡の新築工事現場を訪れ、そこにいた建築業者と5分程度雑談していたが、建築業者はこの時、助手席で起き上がるAの姿を目撃している。
同日18時ごろ、Kは2日夜に野宿した平瀬貯水場付近の空き地に駐車し、近くの川でAのシャツを脱がせて体を洗ったりなどしたが、18時30分ごろ、千葉ナンバーのワゴン車が近くまで来た。
第2回公判(1980年11月18日)では証拠調べが行われ、検察官が身代金要求電話の録音テープや、Aの遺族の供述調書、目撃者および関係者(数百名)の供述調書、Kが犯行動機などを語った供述調書などを証拠申請。主任弁護人の堀内が、一連の証拠の採用に同意したため、芥川裁判長はすべての証拠を採用した。その後、検察官により、身代金要求の電話の音声を録音したテープが法廷で再生された。また、弁護人はKの精神鑑定を実施するよう申請したが、検察官が反対したため、留保された。同年12月8日、誘拐現場や殺害・死体遺棄現場などの現場検証が実施された。
1981年(昭和56年)1月13日に開かれた第3回公判では、証人調べと被告人質問が行われた。検察側証人としてAの父Bが出廷し、前年12月に名古屋市で発生した女子大生誘拐事件にも言及した上で、同種事件の再発防止のため、死刑適用を求めた。一方、弁護側証人としてKの前妻(事件後に離婚)も出廷し、「Kは事件前から、何の理由もなく突然殴りかかったり、親戚が集まっているのに突然姿を消して隣室で読書を始めるなど、奇行が度々あった」と述べ、Kの精神状態を疑問視する見解を示した。同日、弁護人が改めてKの精神鑑定を実施するよう求めたところ、甲府地裁は同月22日付で、精神鑑定の採用を決定した。
福島章(上智大教授)による精神鑑定は、同年2月7日から実施され、同年8月まで続いた。
一方、Kを逮捕目前で逃したことを受け、捜査本部は同日19時30分、当初の計画(Bを指定場所から離す)を変更して「再度現れたら捕まえよ」と司令を出したほか、警視庁機動捜査隊を上野に集め、上野駅周辺を検索したが、Kを発見することはできなかった。結局、Bは22時過ぎに指定場所を離れ、捜査員の配備も23時10分に解除された。
この間、(8月8日 - 10日にかけて)Kは電話に出たBやCに対し、Aについて「兄貴の姉さんが気に入っちゃって毎日遊んでいる」と説明していた一方、「山梨のサツ(警察)はきたないじゃないか」「だめだよ。あんなにサツをつれてきちゃあ」などと詰問していたほか、27回目の電話(10日19時14分)では、非常に興奮した様子で「おやじを出せ。ぶち殺したる」と発言していた。刑事に追跡されたことで「いよいよ身に危険が迫った」と感じ、いったんは身代金奪取を断念しようとしたKだったが、「Bを困らせてやろう」と考え、8月11日には4回にわたってA宅に電話を掛け、再び上野駅に身代金を持ってくるよう指定した。しかし、同日昼ごろ、以前勤めていた上野の電気店を訪れたところ、警視庁の刑事が同店を訪れたため、慌てて店を出、「自分は指名手配されている」と思い、身代金奪取を断念したが、実際にKが指名手配されたのはこれより後の8月12日正午であった(後述)。
1982年2月18日に論告求刑公判が開かれ、検察官は被告人Kに死刑を求刑した。山梨県内での死刑求刑事件は当時、約20年ぶりで、戦後10件目(13人目)だった。
論告では、まず吉村英三次席検事が「天人ともに許さざる残忍・非道な犯罪」と陳述。続いて、雨宮検事が約1時間にわたって論告書を読み上げ、弁護人の「殺意は殺害直前、Aが泣き出した時に初めて形成された」とする主張に反論する形で、「Aが泣いたことは殺意を確定したにすぎず、それ以前(8月4日13時ごろの電話の際)から『Aを生かしておけば足手まといになる』と考え、殺意を有していた」と主張した。また、被告人Kの精神状態については、「精神鑑定の結果や、反抗状況などからして、Kが完全な責任能力を有していたことに疑いを挟む余地はない」と主張した上で、誘拐事件の性質について、「安否を気遣う被害者の家族の不安につけ込み、多額の金員を獲得する最も卑劣な犯罪」「被害者を生かしておくことは犯行発覚につながるため、生命の安全は全く無視される」「模倣性が高く、続発を促す危険性が高い」などと指摘し、過去に雅樹ちゃん誘拐殺人事件・吉展ちゃん誘拐殺人事件などで死刑が適用されていることについても言及した。