После опознания тела следователи приступили к опросу дворников - Николая Конского и Василия Матвеева. По рассказам дворников, 24 марта на дачу прибыли двое мужчин: один брюнет, который назвался Иваном Ивановичем Путилиным, а другой - блондин, который назвался его «приказчиком». Путилин заявил, что желает нанять дачу, и долго торговался, пока не сошёлся в цене. Уходя, он велел оклеить дачу новыми обоями и потребовал, чтобы это было сделано как можно скорее, заявив, что «не любит, когда под ногами путаются». Через два дня он прислал «приказчика» подтвердить поручение и заплатить задаток. 28 марта, в день исчезновения Гапона, оба нанимателя явились вновь и отправили дворника Василия за пивом; когда тот вернулся, ему отдали одну бутылку и разрешили уйти. Что происходило дальше, дворник не знает. На следующее утро он обнаружил, что двери дачи заперты на замок, и с тех пор наниматели не появлялись.
Чиновник охранного отделения стал предъявлять дворникам фотографические карточки. Когда он вынул одну из них, дворник вскрикнул: «Вот он!» Это была фотография брюнета, нанимавшего дачу и назвавшегося Путилиным. На карточке был изображён Пётр Рутенберг. Личность второго нанимателя не была установлена. Предположение, что им был известный террорист Борис Савинков, не подтвердилось.
После осмотра места преступления тело убитого было вынуто из петли и перенесено на первый этаж для вскрытия. Вскрытие производили профессор Д. П. Косоротов и доктор А. И. Мищенко. На вскрытии присутствовали следователь по особо важным делам Н. В. Зайцев, прокурор С. Н. Трегубов, исправник Санкт-Петербургского уезда В. И. Колобнев, присяжный поверенный С. П. Марголин, представители рабочих организаций и печати. По словам профессора Косоротова, тело удивительно хорошо сохранилось, несмотря на то, что провисело на даче более месяца. Вскрытие подтвердило, что смерть наступила от удушения, но осталось неясным, был ли покойный удавлен или повешен. В пользу удавления говорило то, что покойный находился в полусидячем положении, а повесить человека в таком положении невозможно; следовательно, он был подвешен на крюк уже в бессознательном состоянии. В пользу повешения говорило то, что у покойного были переломаны шейные хрящи, а на ногах сохранились следы от ударов; было высказано предположение, что покойного били по ногам, чтобы он не смог подняться. Вскрытие также подтвердило, что убийство сопровождалось продолжительной борьбой. Волосы на голове покойного слиплись и местами прилипли к черепу, как бывает после усилий, вызывающих обильное выделение пота. Покойный имел атлетическое телосложение и развитую мускулатуру.
По результатам судебно-медицинской экспертизы, убийство Гапона сопровождалось жестокой борьбой. На теле убитого были обнаружены следы от ударов и укусов. В ходе убийства Гапону сломали нос и выбили один глаз. Повалив жертву на пол, убийцы связали ему руки и накинули на шею петлю, а затем поволокли на верёвке по полу. Полузадушенное тело Гапона подвесили на крюк вешалки, после чего несколько человек повисли у него на руках и ногах, пока он не задохнулся. На очевидцев картина убийства производила шокирующее впечатление. Журналист С. Я. Стечкин писал: «Я видел альбом фотографий, приготовленный для министра юстиции. Более гнусной картины убийства, более циничной я не встречал».
«Самое убийство, по определению врачей-экспертов, произведено было с выдающейся жестокостью, доходящей до цинизма. Смерть была медленная и, вероятно, крайне мучительная. Если Гапон не чувствовал страдания от удушения, то лишь потому, что он был ранее оглушён ударом по голове. На трупе обнаружены следы жестокой борьбы. Убийство, по мнению врачей, произошло на месте, т. е. в верхнем этаже дачи в Озерках; убийцы проявили чисто профессиональное зверство, - они пили и ели до убийства, быть может и после него. Вся обстановка указывает скорей на наёмных убийц, чем на людей, руководившихся идеей революционной казни».
Дача, на которой произошло убийство, была снесена в 1909 году; как сообщают современники, снос произошёл по причине того, что никто не желал снимать дачу, ставшую местом трагедии.