館方終於察覺事態嚴重，立刻廣播請參觀民眾離館，並向巴黎市警察總局報案，包含警察總長等六十名員警，沿著羅浮宮各展間到屋頂等處，展開了地毯式搜索，但還是找不到〈蒙娜麗莎〉。警方也在車站、港口等設下攔檢哨嚴加搜索，法國暫時關閉邊境，羅浮宮也閉館一星期的時間，以配合搜查。
阿波里奈爾與畢卡索也成為嫌疑人
〈蒙娜麗莎〉遭竊的新聞震撼法國全國，由於羅浮宮是法國人的驕傲，這事件的發生也嚴重損害國家的威嚴。新聞媒體以大篇幅報導作品的可能去向與嫌犯特徵，並嚴厲批評博物館鬆散的保全系統。休館日的羅浮宮只有配置十至十二名警衛，其中還有幾人會被派去支援清潔或更換陳列的工作，無法全程緊盯著作品與出入口。
羅浮宮的職員到外包施工人員，都被列為調查對象，但案情並沒有進展。在巴黎市區，有部分市民因為攜帶與〈蒙娜麗莎〉尺寸接近的行李，而被警方盤查，警方也列出許多嫌疑犯。包含高額的破案懸賞獎金，甚至請來有超能力的人來預測犯人身分等，雖然仿間有諸多謠言，但搜查過程沒有明確的進展。
〈蒙娜麗莎〉失竊案持續引人熱議，《旅途日記》畫報刊登懸賞廣告，只要將〈蒙娜麗莎〉交回報社，即可獲得五萬法郎。報社後來收到一封奇怪內容的信件，上面寫道：「我想要歸還在一九○七年從羅浮宮偷走的雕像。」寄件人聲稱他從羅浮宮偷走三件藝術品，把其中兩件作品賣給畫家。《旅途日記》刊登了雕像的實物照片，羅浮宮的研究員看到報導後，透過照片鑑定確認為羅浮宮收藏的古伊比利半島雕像。經警方調查，偷走雕像的是比利時人傑利．彼雷特，他曾擔任法國詩人阿波里奈爾（Guillaume Apollinaire）的秘書。彼雷特表示當初是受人主使偷走雕像，並將雕像交給主使者，巴黎市警察總局便將阿波里奈爾列為主使者並逮捕他。此外，警方也懷疑阿波里奈爾是〈蒙娜麗莎〉案件的涉案人，理由是既然能偷走古伊比利半島雕像，要偷走〈蒙娜麗莎〉也不足為奇。
而且，彼雷特還曾將兩件雕像作品賣給畢卡索，由於畢卡索與阿波里奈爾私交甚篤，畢卡索因此被警方帶回偵訊。畢卡索與阿波里奈爾兩人均聲稱不知道這些雕像為贓物，但警方認為他們應該知情，卻找不到任何他們指使嫌犯竊取〈蒙娜麗莎〉的證據，也難以找出他們與案件的關聯性，最終不予立案，並取消起訴兩人。
古伊比利半島雕像也給了畢卡索創作的靈感，知名作品〈亞維農的少女〉被視為立體主義的發端之一，畫中的女性臉孔，就是以彼雷特販售的古伊比利半島雕像為原型。
至於偷走〈蒙娜麗莎〉的真凶佩魯賈，在社會一片譁然之中，又有哪些動向呢？沒想到在偷走〈蒙娜麗莎〉的兩年之間，他都將畫作完好地藏在巴黎的公寓裡。
