Lorsque le gardien du square donnant sous les fenêtres de Maigret ferme la quatrième grille, le commissaire constate que, curieusement, celui-ci n'a pas vu l'homme au complet gris, assis sur un banc. Maigret prend son veston et descend sur la place ; il se rend directement auprès de l'inconnu. Par la fenêtre, Mme Maigret voit son mari penché sur l'homme assis et hocher négativement la tête. Il est mort.

L'enquête établit que l'homme (surnommé l'amoureux de Maigret par le commissaire) a été abattu à l'aide d'une carabine à air comprimé. Le coup est certainement parti d'un appartement donnant, comme celui des Maigret, sur la place des Vosges. Mais la surprise tient essentiellement au fait que la victime est en réalité un jeune homme de vingt-huit ans, qui portait un déguisement.