Первые недели поисков проходили в крайне тяжёлых условиях. Добровольцы и сотрудники экстренных служб ежедневно выходили на лёд в мороз, сильный ветер и метель. Поисковики работали с раннего утра до поздней ночи, несмотря на трещащий лёд, замерзающую технику и быстро разряжающееся оборудование. Под многометровыми слоями шуги обследование реки было практически невозможным, однако работы не прекращались ни на день.

Для помощи брянскому отряду в регион прибыли специалисты водного направления «ЛизаАлерт» из Санкт-Петербурга. Они координировали поисковые работы и обучали местных добровольцев особенностям подлёдного поиска. Во время операции использовали подводные камеры, эхолоты, структурсканеры, телеуправляемые аппараты и другую специальную технику. За время работ были пробурены более 111 тысяч лунок, обследованы десятки тысяч квадратных метров акватории и береговой линии.

Первого мальчика удалось обнаружить 8 февраля — на 19-е сутки после трагедии. Поиски второго ребёнка продолжились. Работы временно останавливали только в период разрушения льда и ледохода, когда нахождение поисковиков на реке стало опасным.

После схода льда обследование продолжили с лодок. Поисковые группы ежедневно проходили десятки километров вдоль берегов Десны, повторно проверяя одни и те же участки из-за изменения течения и уровня воды. В мае поисковики начали траление дна специальными «кошками». Во время одной из таких операций тело второго мальчика поднялось со дна и было замечено наблюдателями в лодке. После этого сотрудники ГИМС доставили ребёнка на берег.

За всё время в поисках приняли участие 543 добровольца. В «ЛизаАлерт» отдельно поблагодарили спасателей, водолазов, сотрудников Следственного комитета, МВД, МЧС, добровольцев из разных регионов, местных жителей и предпринимателей, помогавших в проведении операции.