由於木下沒掙扎迹象，身上也沒沾上泥土，警方估計她可能是在室內遇害；加上木下的書包是在現場附近一個停車場尋獲，警方懷疑疑犯在附近居住，並循藏屍的是煮食爐紙箱、以及紙箱內有朱古力包裝紙兩條線索追查，結果查出卡洛斯在案發前剛買了同類型煮食爐，兼有證人看見他在事發當日在家門外吃朱古力，令警方鎖定卡洛斯為頭號疑犯。
卡洛斯去年到日本工作，妻子和兩名孩子仍在秘魯。他在上月初搬到廣島市獨居，目前無業。
發生這宗紙盒藏童屍兇案後，廣島市居民人心惶惶，木下就讀的小學更實施集體下課，有母親表示天天擔心孩子安全，「整個星期都睡不着」。
案件在日本全國亦引起極大迴響。有學者認為疑犯是刻意將紙盒放在易被發現的地方，藉由爆出轟動一時的案件獲得興奮和滿足感覺。亦有學者提出，旅居日本的外國人頗受孤立，就算當中有罪犯，日本也不應排斥他們。
日本近年多次發生駭人的謀殺學童案，今年初就有一名任送貨的男子，將一名七歲女童淹死在浴缸，還用女童手機將女童慘死的照片傳送給她母親。
法新社/美聯社/日本《朝日新聞》