从医院通报开始的调查
1956年5月1日，日本熊本县水俣市的工厂附属医院向水俣保健所报告：月浦地区出现原因不明、伴随脑部症状的疾病，已有四名患者住院。此前，一名五岁女孩和她两岁的妹妹先后入院，母亲又提到邻里有类似患者。院长与儿科医生据此将分散病例作为公共卫生问题上报。
这一天后来成为水俣病正式发现的标志，实际发病却更早。国立水俣病综合研究中心的历史报告记载，医院前一年已经诊治过类似患者，追溯调查又找到了1953年的病例。1956年8月，熊本大学医学部组成研究组，开始系统查明疾病的分布、传播途径与原因。
参考：[2]
把日常饮食变成调查线索
1956年9月开始的流行病学调查，将四十个患者家庭与六十八个邻近对照家庭相比较。调查者询问职业、饮水、农产品和鱼贝类的来源，也记录家庭成员先后发病的间隔，试图区分传染、共同生活环境与食物暴露。
患者家庭更常从水俣湾取食鱼贝类：四十户中有二十五户几乎每天食用湾内鱼类，对照家庭中则只有四户。共用水井或食用当地农产品的情况，未呈现同样的关联；煮熟食用也未能排除患病。研究者由这些线索把注意力转向海湾食物受到的污染。调查结果写入1957年的报告，本文所据为2020年正式英译重刊；当时尚未完成对甲基汞的鉴定。
参考：[1]
研究判断与防范措施的落差
1957年8月，熊本县向厚生省询问，能否依据食品卫生法禁止捕捞、食用相关海域的鱼贝类。9月的答复一面要求劝导居民避免食用，一面以尚无证据证明全部鱼贝均有毒为由，认为不能对它们一概适用禁令。研究中的风险线索并未直接转化为全面禁止措施。
1959年7月，熊本大学研究组公开提出有机汞原因说。新日本窒素肥料公司，即后来的智索公司，仍反驳工厂排水与疾病的关联。该年12月24日，公司为新装废水处理设备举行竣工仪式；后来的正式研究报告指出，这套凝聚沉淀装置并非为去除溶解的甲基汞而设计。
参考：[2]
患者家属走到县厅与街头
病因争论持续时，患者家庭已承受照护与生计压力。1959年11月底，水俣病患者家庭互助会开始静坐争取补偿。12月1日《熊本日日新闻》晚刊报道，五十一名互助会成员等人乘火车到熊本县厅，请求把患者补偿纳入调停。企业仍以因果关系尚未确立为由抵抗要求。
互助会还须筹措坚持交涉的经费。12月5日的报道记述，成员前一天在水俣站前等市内六处募款，同时继续在工厂门前静坐。患者和家属把病痛带进县厅、厂门和街头，使补偿问题超出医院诊断与实验室研究的范围，成为当地居民必须公开面对的争议。
1959年协议的条件
12月30日，互助会与公司签署见舞金协议，以慰问性质安排支付。它与五天前达成的渔业补偿协议属于不同交涉。根据正式历史报告，成人患者每年领取十万日元，未成年患者三万日元；协议第五条同时规定，即使日后确定疾病来自工厂废水，也不再要求新的赔偿。患者家庭迫切需要生活援助，公司却没有在签约时承认污染因果责任。
次日的报纸记录了最后阶段围绕物价变化的磋商：物价显著变动时，年度给付可经双方协商调整。这不是自动增加的保证。报道把签约视为一个月行动的成果，而条款本身也显示，眼前的生活救济与日后的责任追究并未得到同样充分的解决。
胎儿患者与政府原因认定
对疾病范围的认识还在改变。一些有严重运动和智力障碍的儿童，此前被当作脑性麻痹患者。病理解剖和临床调查逐渐揭示胎儿在母体内受害的可能；1962年11月29日，十六名胎儿性水俣病患者获认定。受害者的认定范围由此扩展到出生前已经中毒的儿童。
1968年9月26日，日本政府发表统一见解，认定水俣病由智索水俣工厂生产过程中形成的甲基汞化合物所致：污染物随废水进入海湾，经鱼贝类积累，再由食物进入人体。9月27日的报纸刊出了见解全文。水俣工厂已在当年5月停止乙醛生产，因此停产在先，政府原因认定在后。自医院正式通报以来，十二年的调查、患者行动与行政处理，才走到这一责任来源获得政府明确确认的节点。