Comenzó entonces una búsqueda que se había vuelto a intensificar con el final del estado de alarma y que ha culminado en la mañana de este martes con el hallazgo de su cuerpo sin vida "en un punto muy escarpado, entre barrancos, en la zona en la que se habían centrado las batidas", según indican fuentes de la Subdelegación del Gobierno en Segovia, que a falta de las investigaciones que se lleven a cabo a partir de ahora, apunta que lo más probable es que su muerte se haya debido a un fatal accidente.
En el rescate han intervenido efectivos de rescate e intervención en montaña de la Guardia Civil, un helicóptero y perros especializados en este tipo de intervenciones. En los primeros días después de su desaparición, la búsqueda resultó complicada por la niebla y las condiciones meteorológicas propias de noviembre. Sin embargo, los trabajos no cesaron a pesar del paso de las semanas sin encontrar nuevas pistas e incluso a finales de diciembre se sumaron dos equipos de respuesta inmediata en emergencias en búsqueda y salvamento en medio terrestre de la Cruz Roja de Madrid y Burgos.
La fotografía de Carlos Martos Sánchez se difundió desde los primeros momentos a través de las redes sociales por parte de la Asociación Sosdesaparecidos junto a una descripción física de él y de la ropa que podía llevar. Finalmente el dispositivo ha concluido con la peor de las noticias posibles.