宗室也发表了声明，溥仪声泪俱下，谴责暴行，在东陵补祭，还派了几位元老向国民政府递交请愿书。
东陵大案很快就成了京城热门话题。迫于舆论压力，卫戍司令部和北平战地政务委员会对外宣布，已经调集了京师警察厅的精锐，由侦缉处长吴郁文领衔，开始侦破工作。同时委托国府委员刘人瑞组成调查团，前往东陵调查。
没过几天，警察厅的调查就取得了进展。七月中旬的一天，十二军六师师长谭温江带着夫人去前门看电影，灯一灭，包厢里却熠熠生辉。侦缉队的干探立刻封闭了整个电影院，进入包厢，从谭夫人的绣花鞋上搜到两枚夜明珠，经过宗室辨认，确认是慈禧陪葬之物。
琉璃厂有一家专营古玩的尊古斋，老板叫黄百川。好巧不巧，就在谭温江被抓的同一天，警察厅也拘捕了黄百川，交代说谭温江曾带来几件罕见奇珍，作价十万，经查也是慈禧墓中所盗。
与此同时，山东青岛海关亦有消息传来。他们在陈平丸的客轮上抓住了两个逃兵，从他们身上搜出十二军的军徽标志以及三十六粒东珠。逃兵交代曾参与孙军长在东陵的盗墓活动，捡了一把珠子，觉得不想再给人卖命了，就偷偷跑了出来。
京师警察厅以往效率奇慢，可这一次却如有神助，一招一式极有章法，接二连三查出重大线索，仿佛背后有什么高人支招似的。而且每查有进展，必被新闻界所侦知。于是，孙殿英是东陵盗墓元凶这件事，虽未经法院认定，但已成了街头巷尾热议的话题。