現場周辺の捜索が進むにつれ、いくつかの重要な遺留品が発見され、事態は大きな局面を迎えた。当時、行方が分からなくなっていた南朝芽さんの履いていた靴や愛用のキックスケーターが江戸川河川敷周辺で相次いで見つかり、千葉県警察は事故と事件の両面から捜索ラインを急ピッチで再構築した。靴が揃えて残されていた状況や、当時の潮流・地形データをもとにした科学的な分析が重点的に進められた。
警察の捜索ルートは、目撃証言が途切れた公園から河川敷へと至る経路を分単位で再現する形で見直された。大人の移動速度や通常の歩行ルートという固定観念を捨て、子供の目線と行動心理に合わせた検証が行われた結果、普段は大人が立ち入らない鬱蒼とした草むらや、水際へ直接つながる危険なアプローチが浮き彫りとなった。
