Vào ngày 21 tháng 4 năm 1956, một bé gái 5 tuổi đã được xét nghiệm tại bệnh viện xí nghiệp của tập đoàn Chisso ở Minamata, Kumamoto, một thị trấn nẳm ở bờ tây của hòn đảo phía nam của Kyushu. Các bác sĩ đã bối rối trước những triệu chứng của cô bé: khó khăn khi đi lại, khó khăn khi nói năng, và mắc chứng co giật. Hai ngày sau đó, chị gái của cô bé bắt đầu có những biểu hiện tương tự và cũng đã nhập viện. Mẹ của 2 bé gái đã thông báo với các bác sĩ là con gái của hàng xóm bà cũng có những biểu hiện tương tự. Sau khi điều tra từng gia đình, tám bệnh nhân khác cũng đã được phát hiện và nhập viện. Vào ngày 1 tháng 5, giám đốc bệnh viện đã báo cáo lại tới văn phòng sức khoẻ cộng đồng của địa phương rằng đã phát hiện ra một bệnh dịch của hệ thần kinh trung ương mà chưa được biết đến, đánh dấu cho sự phát hiện chính thức căn bệnh Minamata.

Để điều tra bệnh dịch, chính quyền thành phố và một vài chuyên viên y tế khác đã lập ra Uỷ ban đối phó căn bệnh lạ (奇病対策委員会 Kibyō Taisaku Iinkai) vào cuối tháng 5 năm 1956. Do đặc tính xuất hiện trong địa phương của căn bệnh, nó đã bị nghi ngờ là lây nhiễm và các bệnh nhân đã được cẩn thận cách ly và tẩy uế nhà cửa. Mặc dù căn bệnh sau đó đã được xác định là không bị lây nhiễm, phản ứng ban đầu này đã tạo ra sự kì thị và xa lánh của người dân địa phương đối với các nạn nhân Minamata. Trong quá trình điều tra, uỷ ban đã phát hiện ra một tình tiết bất ngờ khi thấy những biểu hiện bất thường của mèo và các sinh vật sống khác trong khu vực xung quanh nhà của các bệnh nhân. Từ khoảng năm 1950 trở lại, những con mèo đã bị phát hiện là có triệu chứng co giật, điên loạn và chết. Người dân địa phương gọi đó là "căn bệnh mèo nhảy" (猫踊り病 neko odori byō), dựa trên những hành động co giật của chúng. Quạ chết rơi xuống từ trên trời, rong biển không mọc ở đáy biển nữa, và cá chết nổi hàng loạt trên mặt biển. Khi hiểu rằng cơn bùng phát đang lan rộng, uỷ ban đã mời những nhà nghiên cứu từ Trường đại học Kumamoto đến giúp.

Nhóm nghiên cứu trường đại học Kumamoto đã được thành lập vào ngày 24 tháng 8 năm 1956. Những nhà nghiên cứu từ trường y bắt đầu đến thăm Minamata thường xuyên và cho những bệnh nhân vào bênh viện của trường để tiến hành xét nghiệm chi tiết. Một bức tranh phức tạp hơn về các triệu chứng biểu hiện của người bệnh đã được phát hiện rõ hơn. Căn bệnh phát triển không có bất kì báo hiệu gì trước, người bệnh chỉ than phiền về sự mất cảm giác, tê liệt ở tay và chân. Sau đó họ bắt đầu không thể cầm nắm những vật dụng nhỏ hay đóng cúc khoá. Họ cũng không thể chạy hay đi mà không nghiêng ngả, giọng nói thì thé hơn, và rất nhiều người bệnh phàn nàn rằng họ gặp vấn đề khó nhìn, nghe và nuốt. Nhìn chung, những triệu chứng này ngày càng trầm trọng và dẫn tới những triệu chứng co giật mạnh, hôn mê, và cuối cùng là chết. Cho đến tháng 10 năm 1956, 40 bệnh nhân đã được phát hiện, 14 trong số họ đã chết với tỷ lệ chết đáng báo động là 35%.

Truy tìm nguyên nhân căn bệnh

Các nhà nghiên cứu của trường đại học Kumamoto đã bắt đầu tập trung vào nguyên nhân của căn bệnh lạ. Họ phát hiện ra rằng những nạn nhân, thường là thành viên của cùng chung một gia đình, thường tập trung ở những thôn xóm bắt cá dọc bờ vịnh Minamata. Thực phẩm thiết yếu của các nạn nhân là các loại cá và nhuyễn thể từ vịnh Minamata. Những con mèo trong khu vực cũng thường ăn thức ăn thừa của gia đình, và đã chết vì những triệu chứng tương tự mà giờ đây được tìm thấy ở người. Điều này khiến các nhà nghiên cứu tin rằng nguyên nhân của cơn bùng phát là ngộ độc thực phẩm, mà trong đó cá và nhuyễn thể đã bị trúng độc là nghi vấn chính.

Ngày 4 tháng 11, nhóm nghiên cứu đã đưa ra báo cáo đầu tiên: "Bệnh Minamata được xác định là bệnh ngộ độc kim loại nặng, chủ yếu được đưa vào cơ thể người qua cá và nhuyễn thể".

Sự phát hiện ra thuỷ ngân

Ngay khi kết quả điều tra xác định kim loại nặng là chất gây ra căn bệnh, nguồn nước thải của nhà máy Chiso đã bị nghi ngờ là nguồn gốc của các chất đó. Các phân tích của chính công ty đã cho thấy rằng chất thải của nhà máy chứa rất nhiều kim loại nặng với nồng độ cao đến mức có thể làm suy thoái môi trường, trong đó bao gồm chì, thuỷ ngân, mangan, asen, tali và đồng, cộng với selen nhóm nguyên tố 16. Việc xác minh chất độc nào là thủ phạm dẫn tới căn bệnh đã tỏ ra là vô cùng khó khăn và tốn thời gian. Suốt năm 1957 và 1958, rất nhiều các giả thiết khác nhau đã được đưa ra từ các nhà nghiên cứu. Ban đầu, mangan được cho là nguyên nhân gây ra căn bệnh do nồng độ cao được tìm thấy trong cá và các cơ quan của những người đã chết. Giả thuyết về tali, selen và một vài các chất ô nhiễm khác cũng đã được đưa ra, nhưng đến tháng 3 năm 1958, nhà thần kinh học người Anh Douglas McAlpine đã đưa ra giả thuyết là các triệu chứng Minamata là tương tự với các triệu chứng của nhiễm độc thuỷ ngân hữu cơ, và từ đó tập trung hướng nghiên cứu vào thuỷ ngân.

Tháng 2 năm 1959, sự phân bố của thuỷ ngân ở vịnh Minamata đã được điều tra. Kết quả đã làm kinh ngạc các nhà nghiên cứu. Một lượng lớn thuỷ ngân đã được tìm thấy ở cá, nhuyễn thể và cặn bùn của vịnh. Nồng độ cao nhất tập trung xung quanh ống thoát nước thải của nhà máy Chisso đặt tại vịnh Hyakken và giảm dần khi đi ra xa biển, điều này chứng tỏ rõ ràng là nhà máy chính là nguồn gây ra ô nhiễm. Mức độ ô nhiễm đã nặng đến mức ở cửa miệng của ống xả thải, một con số 2 kg thuỷ ngân trên một tấn trầm tích đã được ghi nhận: mức độ đủ cao để có thể bắt đầu khai thác thuỷ ngân. Thật vậy, Chisso sau này đã bắt đầu tiến hành một bộ phận phụ khai thác và bán thuỷ ngân lấy được từ bùn đáy đó.

Mẫu tóc cũng đã được lấy từ nạn nhân mắc bệnh và dân thường sống tại Minamata. Ở người bệnh, mức độ thuỷ ngân cao nhất được ghi nhận là 705 ppm (phần triệu) cho thấy mức phơi nhiễm rất nặng, và ở người dân thường của Minamata là 191 ppm (phần triệu), so với mức trung bình 4 ppm của một người dân bình thường sống ngoài khu vực Minamata.

Vào ngày 12 tháng 11 năm 1959, phân ban ngộ độc thực phẩm Minamata của Bộ y tế và phúc lợi Nhật Bản đã cho công bố kết quả:

"Bệnh Minamata là một bệnh ngộ độc đã ảnh hưởng chính tới hệ thần kinh trung ương và bị gây ra bởi tiêu thụ một lượng lớn cá và nhuyễn thể sống ở vịnh Minamata và khu vực lân cận, tác nhân gây hại chính được xác định là một hợp chất thuỷ ngân hữu cơ nào đó."