1979年3月6日晚上11点前后，长春市客车厂（现称中车长春轨道客车股份有限公司）铸铁车间的员工吕景学，在同事家串完门后，回到了位于宁波路某号的自家门前。他习惯性地掏口袋找钥匙，却发现没带，于是只好敲门叫醒妻子来开门。
吕景学站在门口等待时，突然注意到对面邻居孙启尤的家中闪现出一片红色光芒。孙启尤是宽城区武装部的副部长。吕景学定睛一看，发现孙家竟然起火了。他立刻冲了过去，试着拉外屋的门，发现门没锁，轻轻一拉就开了。当他走到二楼时，迎面而来的是浓密的烟雾，火光也在烟雾中若隐若现。
吕景学大声朝屋里喊：“有人在吗？”可是没人回应。他抬头一看，孙家二楼的火焰越烧越旺，情况紧急。他赶紧跑下楼，直奔附近的新发蓄电池厂，用传达室的电话打了报警电话。
长春市消防支队值班室一接到火灾报警，马上指示消防二中队迅速出动。消防车行驶到东二条与宁波路交汇处时，发现有人正在向他们挥手示意。这个人正是吕景学，他担心消防员找不到火灾现场，特意在此等候。随后，他引导消防车顺利抵达起火地点，并带领消防员上楼进行灭火工作。
在火灾现场，消防员樊祥彬在浓烟中发现了两条人腿的轮廓。随后，二中队代理副指导员韩冠群冒险进入，发现了三具部分烧焦的尸体。韩冠群判断这起火灾非同寻常，为了防止现场被破坏，他下令停止使用直流水枪，转而采用喷雾水枪来控制火势。火势得到控制后，韩冠群立即指示寻找可能残留的火源，以防再次起火，同时指派朱德全和樊祥彬负责现场警戒，等待宽城分局的侦查人员到达。
事件发生在宁波路56号一栋小楼的二层，这里是宽城区武装部副部长孙启尤的住所。屋内发现的三名死者分别是：孙启尤的妻子石某英，44岁，在长春市拖拉机配件厂担任工具保管员；孙启尤的岳父石某廷，63岁，是长春市二道河子区树脂厂的临时工；以及孙启尤的女儿孙某丽，23岁，在长春市汽车配件厂做钳工。三人的尸体在地板上堆叠在一起，石某英在最上层，石某廷在中间，孙某丽被压在底部。
法医鉴定显示，三名死者的头部均遭受钝器击打，伤势程度不一。较轻的伤口导致头部凹陷，而严重的则使颅骨塌陷，脑组织甚至溅到床腿和箱子上。尽管消防水冲刷过现场，地板上仍残留大量血迹，混在水中沿缝隙流下。尸体部分被火烧焦，但未受损的部位衣着完整。石某英和孙某丽的左手腕各戴有一块手表，分别是国产“上海”牌17钻女表和进口“欧米茄”蝶飞系列女表。此外，石某廷的腰带右侧皮盒内发现了一张写有他名字的介绍信以及13.5元现金。
在通往厨房和厕所的台阶下，警方发现了一把沾有血迹的斧头。厨房东墙附近和外套间的桌子上，放着两个散发着汽油味的空瓶。卧室里的大木柜被撬开，里面的衣物被翻出，散落在尸体头部周围的地板上。在衣物下面，找到了一把红卫牌“将军不下马”锁，锁上还插着钥匙。木柜内还发现了两只被撕开封口的信封，以及一个用手帕缝制的长条口袋，里面装有200元现金和34斤全国粮票。此外，柜子里还有一个小布包，内有400元现金，一件青色上衣的右侧口袋里也发现了50元现金。
从三名死者的衣着来看，他们似乎是刚下班回家就遭到了袭击。家里的财物完好无损，排除了谋财害命的可能。现场找到了一把带血的斧头和两个曾装过汽油的瓶子，加上死者头部的钝器伤和部分烧焦的痕迹，表明这起案件更可能是情杀或仇杀。现场没有打斗的痕迹，也没有强行闯入的迹象，说明凶手对现场非常熟悉。杀人后放火显然是为了销毁证据。基于这些线索，警方断定这是一起罕见的重大纵火杀人案。
长春市汽车配件厂提供的记录显示，孙某丽3月6日当天休假。前一天她值夜班，下班后洗澡并前往工人文化宫观影。文化宫方面核实，孙某丽于当天上午购买了两场电影票。据邻居反映，她大约14时到家，15时再次出门，将外祖母送至二道河子区八道街的姨妈石某某家，并于17时15分左右返回。石某某证实，孙某丽在16时45分左右从八道街乘坐1路公交车回家，并亲自送她上车。
根据金某根的证词，石某英在3月6日下午5点半开完厂里的会议后，两人一起离开。他们走到东大桥，搭上18路公交车，在六马路站下车。接着，他们沿着主路走到厦门路口才分开。金某根回忆，自己到家时差不多是6点。由于石某英的住处比金某根更靠近六马路，所以石某英肯定在6点前就已经到家了。
宽城区武装部副部长孙启尤（现役军人）回忆了事发当天的经过：3月6日他值夜班，下午4点50分回家吃饭。到家时家里没人，他随便吃了点剩饭准备离开。这时，刘德昌来找他女儿孙某丽，见人不在就走了。没过多久，于春江也来找孙某丽，同样没进门就离开了。之后孙启尤出门，先去三商店买了五片刮脸刀片，然后去武装部值班。具体几点离开家，他已经记不清了。
专案组立即着手调查刘德昌和于春江的背景，发现刘德昌在吉林街小学担任代课老师，曾与孙某丽一起下乡插队；于春江则是长春市线材厂的普通工人，与孙某丽不仅是初中同学，两家还曾做过邻居。这两人都与孙某丽有密切往来。于是，侦查人员兵分两路，分别前往寻找刘德昌和于春江。
于春江提到，3月6日他三次前往孙家，目的是请孙某丽帮忙冲洗胶卷。上午他去了两次，但都没见到人。下班后，他借了同事的自行车再次前往，到达时已是傍晚六点，孙启尤开门后告诉他孙某丽不在，并说自己即将去上夜班。于春江没进屋就离开了，随后归还了自行车并返回家中，到家时间约为18点10分。经调查，同事确认于春江确实在借车后不久就归还了。他的哥哥和妹妹也证实他确实在18点10分到家，之后整晚未再外出。基于这些证据，侦查人员排除了于春江的作案嫌疑。
根据孙启尤、刘德昌和于春江的证词，专案组发现了一个疑点：现场调查显示三名受害者都是在3月6日下午6点前回到家的，但刘德昌和于春江在6点左右敲门时，孙启尤却坚称家里没人。这显然有问题，因为当时只有孙启尤一人在家，具备作案的时间和条件。此外，刘德昌和于春江都提到，孙启尤开门时只把门开了一半，还用身体挡住门口，不让他们进去，神情显得紧张，与平时明显不同。
法医的检测报告显示，三具遗体的死亡时间均介于下午五点至六点。通过检查胃部，发现里面没有食物残留，这表明他们在回家前并未进食晚餐。从尸体摆放的位置来看，孙某丽最先返回家中，随后是石某廷，最后是石某英。
警方再次勘查现场时，在一堆烧毁的衣物下找到了一件染血的黄色军装外套。经刘德昌和于春江确认，这件衣服正是孙启尤开门时穿的那件。这一发现让孙启尤的作案嫌疑大大上升。
3月7日早上，得知孙启尤家着火后，他专门去武装部看望孙启尤，当时旁边还有别人。当他说起前一天傍晚在孙启尤家见过面时，孙启尤马上反驳，说刘某学记错了时间，他们见面不是3月6日傍晚，而是3月5日傍晚。
调查人员随后联系了刘某学的妻子以及宽城区人防办的多位同事，核实了刘某学的行踪。经过确认，刘某学在3月6日18时30分离开单位，18时35分到家。由于刘某学的家离单位很近，骑车通常只需不到3分钟，但当天因为遇到孙启尤，路上多花了大约2分钟。因此，孙启尤离开家的时间被锁定在18时30分之后，具备了作案的时间条件。
接着，调查人员前往孙启尤提到的购买剃须刀片的三商店进行核实。商店方面表示，3月6日18点就已经关门，而且当天没有现役军人来买过刀片。此外，宽城区武装部的科长李某权和更夫徐某勤也证实，孙启尤在3月6日19点10分到达部里开始值班。
基于前期调查结果，专案组于3月7日晚紧急召开案情研讨会。经集体讨论，专案组认定孙启尤存在重大犯罪嫌疑。随后，专案组通过长春警备区和吉林省军区向沈阳军区提交了案情报告，请求对孙启尤实施隔离审查，并对其办公场所及个人物品进行全面搜查。
孙启尤因涉嫌杀人纵火被当场抓获，证据确凿。3月8日上午，沈阳军区正式批准对其采取刑事拘留措施。
孙启尤被捕后拒不配合调查，仅承认自己记错了去三商店购买刀片的时间，对其他犯罪事实一概否认。面对侦查人员出示的证据和对其谎言的揭露，他不仅毫无悔意，反而态度恶劣地回应：“你们说的都对，但这案子跟我没关系。你们非要我交代，我也说不清楚，要不你们直接对我用手段算了。”
专案组公开了孙启尤的部分罪行，同时深入调查他的社交网络，试图挖掘更多证据，以突破他的心理防线。
这一政策迅速见效：3月8日晚上，一名年轻女子来到宽城分局，主动要求自首。她刚进门就泪流满面地承认：“我犯了错，孙启尤家发生的命案，我也参与了。”
于某琴，25岁，是铁北商店的一名售货员。她坦白，自1975年起，她便与孙启尤维持着不正当的男女关系。案发前几天，孙启尤曾向她透露要杀害自己的妻子和孩子，以便与她结婚。当时，于某琴以为这只是玩笑话，没想到孙启尤真的付诸行动。因此，当警方公布孙启尤为3.6纵火杀人案的凶手时，她立即选择自首。她深知，作为知情人，若不自首，至少会因包庇罪受到牵连。于某琴的自首为专案组审讯孙启尤提供了关键证据。
孙启尤一见到于某琴，脸上的平静瞬间消失。他先是显得非常沮丧，随后情绪失控，大声指责于某琴是“叛徒”，说她“背叛了他”，并坚称自己的所作所为“都是为了他们俩的未来”。发泄完情绪后，孙启尤终于不再抵抗，坦白了自己的罪行。
1975年，孙启尤在长春市备战办公室任职期间，看中了办公室的电话接线员于某琴，并开始对她展开猛烈追求。通过赠送自行车、手表等贵重物品，孙启尤最终与于某琴发生了不正当关系。
1979年春节期间，孙启尤萌生了杀害亲属的想法，意图通过这种方式与于某琴结为夫妻。为此，他提前准备了用于纵火焚尸的汽油。
3月6日，他利用岳母去妹妹家过夜和自己值夜班的机会，觉得这是个不会引起怀疑的好时机。从下午5点开始，他就在家里准备动手，等女儿、岳父和妻子回来后用斧子行凶。
下午5点20分，孙某丽刚进家门，正准备弯腰换鞋，孙启尤突然用斧头猛击她的后脑勺，孙某丽瞬间倒地，痛苦地喊了一声"妈"。孙启尤毫不手软，又朝她头部连砍数下，直到她断气。随后，他把尸体拖进里屋。不到半小时，孙启尤在5点40分和5点50分分别用同样的手法杀害了岳父石某廷和妻子石某英，并将三具尸体叠放在一起。行凶后，孙启尤迅速换了衣服，并应付了前来找孙某丽的刘德昌和于春江。6点30分，他骑上自行车直奔武装部。
孙启尤一到单位，就特意走遍了所有七个有人的办公室，目的就是让同事们知道他来了，以便日后需要时他们能为他作证。晚上8点，他去了西广场的地道指挥部，和三个同事一起打扑克，一直玩到晚上10点50分。之后，他假装回武装部睡觉，途中却悄悄溜回家。他打开柜子和箱子，拿走了6000元钱和一些粮票。接着，他在三具尸体上倒上汽油，点燃火后迅速返回武装部睡觉。直到有人通知他家里“失火”，他才装作不知情的样子。
