当晚，武松回到家中，见潘金莲又精心打扮，眼神闪烁，心中已然信了几分。他强忍着怒气，寻机与武大郎私下商议。武大郎听闻此事，如遭雷击，手中的炊饼掉落在地，声音带着哭腔：“兄弟，这可如何是好？我这般模样，娶她不易，本以为能安稳度日……”武松拍了拍武大郎的肩膀，沉声道：“哥哥莫怕，此事我定会查个水落石出，若真有此事，我绝不轻饶。”
武松开始暗中调查，在街头偶遇郓哥。郓哥是个机灵的孩子，平日里靠卖梨为生，对西门庆与潘金莲的丑事知晓甚多。见武松询问，郓哥便一五一十地将自己如何撞到二人私会，又如何被王婆打骂驱赶之事详细道出，还带着武松找到了关键证人。武松对郓哥的帮助感激不已，也记下了这份恩情。
掌握铁证后，武松怒发冲冠，决定为哥哥讨回公道。夜色深沉，他手持利刃，潜入西门庆常去的酒楼。此时，西门庆正与潘金莲在包间内寻欢作乐。武松一脚踢开房门，怒目而视：“西门庆，潘金莲，你们这对奸夫淫妇，拿命来！”西门庆大惊失色，慌乱起身想要反抗。武松身形一闪，如猛虎扑食般冲上前去，一刀刺向西门庆。西门庆躲避不及，惨叫一声，倒在血泊之中。潘金莲吓得瘫倒在地，跪地求饶。武松哪肯罢休，手起刀落，结束了她的性命。
血溅当场，武松看着眼前的惨状，心中的怒火稍稍平息。可他深知，自己杀了人，官府定不会放过。他赶忙回到家中，拉着武大郎说：“哥哥，我杀了那对奸夫淫妇，如今官府必定会来捉拿我，咱们得赶紧逃！”
武大郎惊慌失措，但看着武松坚定的眼神，还是点了点头。兄弟二人趁着夜色，匆忙收拾行囊，离开了家。
不出武松所料，第二天天刚亮，阳谷县衙门就炸开了锅。县令得知西门庆被杀，暴跳如雷，这西门庆平日里与他往来密切，没少给他送银子。县令当即下令，派遣县尉带领大批衙役，全力追捕武松。
衙役们兵分多路，沿着武松兄弟可能逃跑的方向展开搜捕。他们挨家挨户地询问，不放过任何一个可疑之处。官道上，尘土飞扬，一队队衙役骑着快马，四处搜寻。每到一处路口，都有衙役设卡盘查，对过往行人仔细打量，只要身形与武松兄弟稍有相似，便会被拦下严加审问。