Cái chết của Bobby, khiến gia đình Franks rất đau đớn và kinh hoàng. Nhưng ai đã ra tay sát hại cậu bé và kẻ nào đứng sau những cú điện thoại, cùng lá thư đòi tiền chuộc vẫn còn là một ẩn số.
Cuộc điều tra về cái chết của Bobby lập tức được cảnh sát Chicago tiến hành một cách khẩn trương. Nhưng, cơ hội lần ra kẻ thủ ác đã tuột mất khi cả ông Jacob và luật sư Samuel, đều quên mất địa chỉ cửa hàng thuốc mà người lạ mặt đã chỉ dẫn trong cuộc điện thoại trước đó. Đúng như kế hoạch, một chiếc taxi của hãng Yellow tới đỗ trước cửa nhà Frank, nhưng cả lái xe cũng không biết được địa điểm đến.
Trong lúc đó, tại hiệu thuốc Van de Bogert & Ross nằm ở đường 63 Đông, điện thoại reo lên và ở đầu dây bên kia đề nghị cho gặp Jacob. Khi nhân viên bán hàng trả lời, không có ai tên Jacob thì người đó lập tức dập máy ngay. Vài phút sau, nhân vật trên lại gọi tới hiệu thuốc và mô tả hình dáng Jacob. Nhân viên bán thuốc cho biết, không có ai trong tiệm của họ có hình dáng như người được mô tả.
Cặp kính được tìm thấy gần nơi phát hiện ra xác Bobby
Nhiều giải thưởng được tung ra với hi vọng nhanh chóng bắt được kẻ thủ ác. Ông Jacob hứa thưởng 5.000 USD, giám đốc cảnh sát Chicago treo giải 1.000 USD, hai tờ báo ở Chicago là Chicago Tribune và Herald & Examiner, mỗi tờ đề nghị thưởng 5.000 USD cho ai giúp tìm thấy kẻ bắt cóc dã man.
Vụ án mạng được giao cho công tố viên liên bang Robert E. Crowe, một nhà điều tra lão luyện. Crowe còn là một chính trị gia 45 tuổi, ông đang nỗ lực đánh bóng tên tuổi trong vai trò chính khách Cộng hòa số 1 vùng Chicago. Vì thế, ông đã dồn hết tâm sức cho vụ án này.
Các điều tra viên tiến hành điều tra, dưới sự chỉ đạo của Crowe. Họ bắt đầu từ cống nước dẫn ra hồ Wolf, nơi thi thể cậu bé được tìm thấy gần các đường ray. Một nhân viên đường sắt tình cờ phát hiện thi thể Bobby, và nhấc nó ra khỏi ống cống. Khi đó, người cậu bé không có quần áo, khiến cho nhân viên đường sắt nghĩ cậu bé bị chết đuối.
Cảnh sát không tìm thấy quần áo của Bobby, ở khu vực xung quanh. Nhưng, họ lại tìm thấy một cặp kính mắt rơi ở gần đó. Cặp kính đó không phải của Bobby. Gọng kính làm từ chất xylonite, có phần đuôi bị gặm nham nhở. Số người có thói quen nhai gọng kính không phải là ít nên cơ hội tìm được chủ nhân đôi kính là rất ít. Các tờ báo bắt đầu đăng tải bức ảnh của cặp kính và cảnh sát đã liên hệ với mọi công ty sản xuất kính trong vùng.
Một cuộc giám định trên thi thể Bobby Franks bắt đầu. Theo bác sĩ pháp y Joseph Spriger, ông thấy rằng Bobby đã chết vì ngạt thở, có thể do những kẻ bắt cóc đã bịt miệng cậu bé, gây nghẹt thở. Có nhiều vết thương trên cơ thể Bobby, những vết thương nhỏ nằm bên phải và bên trái đầu, cộng với những vết bầm do một vật gì đó đập lên trán Bobby. Một số hóa chất lạ được tưới lên mặt và bộ phận sinh dục của Bobby.
Cống nước nơi phát hiện thi thể Bobby
Lá thư đòi tiền chuộc cũng được xem xét kỹ lưỡng. Lá thư được gõ từ một chiếc máy chữ hiệu Underwood bởi một tay đánh máy nghiệp dư. Nhưng đó lại là một người có trình độ, bởi lời văn viết trong bức thư khá sắc sảo, chi tiết này nhấn mạnh tới sự thông minh của hung thủ, một yếu tố rất nguy hiểm trong vụ án mạng.
Từ đây, cảnh sát tập trung mũi điều tra vào 3 giáo viên ở trường Havard, nơi Bobby Franks theo học. Các giáo viên được đưa tới sở cảnh sát để thẩm vấn. Cùng lúc đó, căn hộ của họ cũng bị lục soát, nhưng rồi cảnh sát phải trả tự do cho cả 3 người, vì không có gì khả nghi.
Ngày 23/5/1924, Richard Loeb, một sinh viên 19 tuổi đang theo học tại Đại học Chicago, là hàng xóm nhà Franks nơi mà Bobby vẫn hay tới chơi tennis. Loeb đề xuất rằng sẽ rủ bạn mình là Leopold đi tìm nhà thuốc, mà kẻ bắt cóc muốn ông Jacob Franks phải tới. Tình cờ biết được ý định của họ, hai phóng viên tờ Daily News cũng đi cùng. Không ai nghĩ rằng từ sự tham gia của hai phóng viên này, manh mối chính của vụ án đã được mở ra.
Sau một thời gian tìm kiếm, họ tìm thấy nhà thuốc Van de Bogert & Ross và xác nhận được rằng có 2 cuộc gọi trong ngày 22/5, cho ông Jacob. Loeb hét lên sung sướng và nói: "Đây chính là điểm hẹn. Tôi đã tìm được chỗ này nhờ đọc các câu chuyện trinh thám".
Mulroy, một trong hai phóng viên đi cùng, đã hỏi Loeb rằng cậu có quen biết nạn nhân mới bị giết không? Loeb trả lời là có và nói thêm: "Nếu phải giết ai đó, tôi chắc chắn sẽ không chọn tên Bobby Franks ngạo mạn đó ".