Nada más que la Policía tuvo constancia de la gravedad de la desaparición de Mari Luz se establecieron en Huelva dos tipos de control, el primero coordinado por el inspector jefe de la brigada de Seguridad Ciudadana, que tenía por objeto la búsqueda de la menor y el rastreo de diversas zonas, en lugares donde la niña podría haber sido ocultada de haber sufrido una agresión. Lamentablemente, según indicó el comisario jefe de la Policía Nacional de Huelva, Miguel Rodríguez Durán, al poco tiempo ya se descartó la posibilidad de encontrar a la pequeña con vida, por lo que entró en funcionamiento un segundo dispositivo, bajo las órdenes del jefe de la brigada de la Policía Judicial, Francisco Durán, en el que se integraron funcionarios del Área de Información y de Extranjería, que tuvo como misión arrojar luz sobre los hechos y determinar dónde pudo desaparecer Mari Luz, una cuestión aparentemente fácil pero que resultó ser compleja, y que se realizó en concurrencia con los datos ofrecidos por distintas fuentes, aportaciones particulares a través del 091 o del 112.

Como se ha señalado con anterioridad la investigación se centró en el vecino sospechoso y en obtener pruebas que pudieran implicarlo en la desaparición de la menor, aunque fueron surgiendo algunos indicios paralelos que posteriormente se descartaron.

Fueron pistas como llamadas exigiendo un rescate o facilitando datos sobre el lugar donde supuestamente se encontraba la niña que resultaron ser falsas una vez que la Policía realizó las comprobaciones pertinentes. Según Rodríguez Durán, en una ocasión condujeron a la detención de una persona que se hizo pasar por el secuestrador y que pedía a la familia de la pequeña cierta cantidad de dinero.

Finalmente, la conclusión extraída por la investigación es que no había pistas más fiables que las que había aportado el sospechoso en sus contradicciones, y que han dado como resultados su detención y su puesta a disposición de la justicia como presunto asesinado de la pequeña.