2004년 10월 9일 학교를 마치고 귀가하던 중에 실종되었다. 실종 당일 박 양은 매주 토요일에 학교에서 실시하던 특별활동수업으로 1-2교시에는 영화를 감상하였고 3-4교시에는 글쓰기 대회에 참가하였다. 그 날 4교시가 끝나는 종소리에 글을 쓰던 원고를 걷었던 것이 박 양의 마지막 모습으로 발견되었다. 실종 신고 이후 경찰 조사 결과 실종 당일 오후 3시경 까지 학교에 있는 모습을 보았다고 진술하였으며, 탐문수사 결과 오후 2시경 학교 앞 버스정류장에서, 오후 10시 경 천안 버스터미널근처에서 박 양을 보았다는 주변 친구들의 진술을 확보하였다. 평소 반 10등을 유지하던 박 양의 성적이 최근 최하위권으로 떨어졌다는 담임의 증언에 따라 단순가출로 판단하였으나 10월 10일, 천안 성정동 유흥가 골목길에서 박 양의 유류품과 교복 등이 발견되어 경찰은 공개수사에 돌입한다. 공개수사 전환 이후 각종 제보가 들어왔으나 박 양과는 무관한 제보들이었으며 현재까지 미제로 남아있다.
