산을 오른 아이들이 돌아오지 않자 부모들은 경찰에 실종 신고를 했다. 수사는 언론 보도를 통해 사건이 전국에 알려지고 대통령 특별 지시가 내려오면서 탄력을 받았다. 군까지 동원돼 실종 지역 일대에 대한 대대적인 수색이 이뤄졌고, 전국에 실종 아동을 찾는 전단이 배포됐고, 언론에서도 사건을 집중적으로 보도해 여론을 환기시켰다.
그럼에도 아이들 흔적은 찾을 수 없었다. 아이들이 도롱뇽 알을 채집하러 산에 갔고, 산에서 짧은 간격으로 비명 소리를 들었다는 목격담이 뒤따랐지만 거기까지였다. 애초 사건을 일반에 공개할 때 도롱뇽보다 친숙한 개구리를 내세운 것이 입에 굳어진, ‘개구리 소년 실종 사건’이다.
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애초 사건 초기 경찰은 아이들이 가출한 것으로 봤다. 유괴범의 협박 전화가 온 것도 아니었고, 크게 부유한 것도 아닌 시골 아이를 유괴할 유인도 적다고 본 것이다. 그러나 무탈한 가정에서 자란 아이들이 한꺼번에 가출하는 것은 현실성이 떨어졌다. 그럼에도 가출을 전제하는 바람에 초동 수사가 부실해 사태를 키웠다는 비판이 일었다.
유골을 발견했을 때도 마찬가지였다. 경찰이 스스로 현장을 훼손하는 바람에 정확한 감식이 이뤄지지 않았다. 수사는 동력을 상실했고 경찰은 2003년 수사본부를 해체했다. 2006년 사건 공소시효가 만료했다.
사건은 역대 미제 가운데 가장 미스터리로 남아 있다. 화성 연쇄살인 사건은 범인의 DNA를 확보해둔 덕에 범인 이춘재를 33년 만에 검거할 수 있었다. 이형호군 유괴사건은 범인의 목소리라도 확보했기에 증거라도 있었다. 그러나 개구리 소년 암매장 사건은 범인의 흔적조차 남지 않아, 영구 미제로 남을 가능성이 크다.