Alle 6 del mattino del 14 agosto 1992 don Mario Bisaglia è uscito di casa in abiti civili e ha raggiunto in bici la Casa del Clero di Rovigo. Aveva fretta e alle 6,45 si è recato alla stazione per prendere un treno per Calalzo, acquistando il biglietto alle 6,55. Cinque minuti dopo, secondo un testimone, sarebbe salito sul treno che in trenta minuti portava a Padova, dove alle 9,25 c'era la coincidenza per Calalzo. Una donna che lo aveva incontrato alla stazione di Rovigo un'ora prima, ha affermato di averlo rivisto alle 7,50 nel piazzale antistante la stessa stazione, mentre saliva a bordo di un'auto bianca di grossa cilindrata dentro la quale lo attendevano altre quattro persone. Secondo questa testimonianza don Bisaglia sarebbe dovuto scendere dal treno alla prima fermata, quella di Monselice, per tornare a Rovigo con un altro treno. Un altro testimone, suo ex alunno, ha ricordato di aver visto il religioso alle 8,35 alla stazione di Padova, dove teoricamente sarebbe potuto arrivare accompagnato dall'auto vista a Rovigo. Per quanto strano, il comportamento risultante da queste testimonianze non sarebbe incompatibile con i tempi di percorrenza necessari. In ogni caso non risultano altri avvistamenti successivi di don Bisaglia, nemmeno sul treno da Padova per Calalzo, la località a pochi chilometri dalla quale il suo corpo senza vita è stato trovato il 17 agosto seguente nel lago di Domegge. All'epoca l'anatomo patologo prof. Virgilio Menozzi stabilì che la morte risaliva al giorno 14 ed era dovuta ad asfissia da annegamento, escludendo traumi o fratture alla testa. Per il dott. Angelo Segreto, della locale Usl, il decesso risaliva invece a circa dodici ore prima del ritrovamento, cioè alla mattina del 17 stesso. Il caso venne archiviato come suicidio.
Nel 2003 l'autore di un esposto pervenuto alla Procura di Belluno ha permesso al sostituto Procuratore Raffaele Massaro di ipotizzare che una telefonata, ricevuta il pomeriggio prima di scomparire, avrebbe provocato un improvviso cambiamento dei programmi di don Bisaglia per il 14 agosto 1992 con la decisione di recarsi a Calalzo. E' stato quindi disposto un nuovo esame della salma, con incarico al prof. Renzo Barbazza che ha riscontrato delle discrepanze tra le descrizioni di chi all'epoca aveva trovato il corpo e quelle dei periti e dei responsabili della Polizia Giudiziaria che furono incaricati di esaminarlo. In particolare, l'avanzato stato di decomposizione, rilevato già al momento del ritrovamento, avrebbe dovuto far ritenere che il corpo sia stato gettato in acqua dopo che era rimasto esposto al caldo di agosto in un luogo asciutto dopo la morte.
Per il prof. Barbazza la mancanza di acqua e la presenza di liquido e schiuma nei polmoni indicano nell'asfissia e non nell'annegamento la causa della morte. Le analisi non hanno evidenziato patologie o altre cause naturali che possono aver prodotto l'asfissia, pertanto il medico legale ha fatto due ipotesi: una situazione di tensione improvvisa, che potrebbe aver determinato una insufficienza cardiaca con il conseguente enfisema acuto rilevato dall'autopsia; oppure una occlusione meccanica delle vie respiratorie, casuale o provocata. A questo punto per la Procura è verosimile l'ipotesi di omicidio. Per raccogliere ulteriori elementi il dr. Massaro ha rivolto un appello al testimone che all'epoca dei fatti riferì di aver visto delle persone gettare qualcosa di voluminoso, come corpo di un uomo, nelle acque del lago di Domegge, impegnandosi alla massima riservatezza qualora si rendesse disponibile a un colloquio.