侦查员闻讯后，火速来到杨溪村，在河堤案发地茂密的草丛中找到一枚弹壳，经检验证实为“9•1劫案”的第六号Q发射的。
经过一天的深思熟虑，警方决定将发生在常德的一系列杀人案合并一起侦破。
运钞车劫案发生和行长尸首被发现后，警方再次监听到被抢手机又与益阳、常德方面联系。警方得出结论：劫匪仍在益阳、常德一带活动，他们很可能多数是常德附近人，遂加强对常德、益阳的布控。
电信部门按警方要求，继续将被抢手机开通，所以劫匪再次与常德、益阳联系时，警方从此信号中发现了重要线索，即常德人李金生所开的“胖子酒家”极其可疑，经常在此吃饭聚会的有关人员有重大作案嫌疑，警方展开了全面侦查，并基本锁定了主要嫌疑对象。
事实上，在此之前，早已有群众举报，说“胖子酒家”经常有黑社会性质的人物聚餐，说不定与杀人抢劫案有关，警方已将“胖子酒家”纳入监控对象。
经过多方调查，警方确认“9•1劫案”发生前，劫匪曾在此聚会。为了将劫匪一网打尽，前线指挥中心指示常德、益阳两市对盯上的嫌犯秘密监控，统一时间实施抓捕。
9月3日，警方设在常德的指挥部，接待了一名女性举报人，她是常德城区大酒店的服务员，她说血案发生前，有四人曾住在该酒店，并在酒店打了很多电话。
警方立刻将案发前后六天该酒店电话记录调出，进行刑侦排查。确认该客房开房人为赵政红，益阳人，具有重大作案嫌疑，他的身份是益阳市某按背中心的保安。益阳警方迅速作出反应，经侦查，得知赵政红还在益阳，且案发前后几日没人见过他，他有作案时间。
益阳警方全力以赴，在益阳基本摸清了赵政红的情况。为了查实赵政红的落脚点，警方神不知鬼不觉地秘捕一名与赵政红交往密切的男子，经过突审，此人供出了赵政红在益阳的住地。
为了引蛇出洞，警方监视赵政红，力图将劫匪一网打尽，没有马上拘捕他。
9月4日，警方接到益阳市某娱乐城报案：有两个年轻人试图闹事。警方经各种推断，觉得两个男人可能是常德劫案的嫌犯。这一发现令警方兴奋不已，因为这意味着不止赵政红一名嫌犯在益阳，还有其他嫌犯也在这里。
9月5日凌晨。益阳指挥部得到一条重要消息：被秘控的赵政红正在到处借钱，有外逃的可能。指挥部经过多方权衡利弊，决定收网“抓鱼”。
9月5日7点正。劫匪赵政红走到了大街上，在皇玉常茶社门前招手打的，打算乘车去汽车站。一辆出租车缓缓驰来，在赵政红面前稳稳地停住。赵政红拉开车门，猫腰钻入车内，坐定之后说：“去汽车站。”出租车竟然一动不动，赵政红一惊，一抬头看见司机用一支乌黑
的手Q直抵他的脑门。与此同时，车窗外，四五个便衣警察也同时将Q口对准了他。赵政红知道完了，未作任何抵抗就被警方抓捕归案。
8点正。警方突击审问赵政红，赵政红认罪，交代了另一名劫匪李泽军在益阳的落脚点，同时招供出首犯张君在常德的情妇的住处，几名劫匪有可能隐藏在情妇住宅内。
9点30分，100名荷Q实弹的警察迅速包围了益阳市向仓路的一幢六层民宅，附近所有制高点，均被狙击手占据。正在上学的孩子们被告知：“今天放假。”半小时，一名男子从这幢楼房楼梯口的防盗门走出。这名男子尚在楼梯口张望，几名埋伏在外的警员们闪电出击，将其摁倒在地，并迅速塞进等候在巷道口的警车。
第一名男子被擒后，警方在警车内对疑犯短暂突审后，开始向楼上喊话，要房内的人缴械投降。数分钟后，一名矮胖的、年约40岁的妇女举着双手由楼内走出。随后，两名女警员将其押送出巷道口。
僵持约一个小时后，身着防弹衣的警员分批开始向楼内冲击，逼进三楼，益阳市资阳区公安分局副局长陈振宇，身先士卒，一脚踹开房门，军警一拥而入，将李泽军一举擒获。经严密搜查，在房内搜出一枝已上膛的霰弹猎Q和三发子弹。
常德警方亦采取抓捕行动。
9月5日，中午12点47分，常德“胖子酒家”里，劫匪李金生正叼着烟，双脚跷在椅背上，指挥着酒店里的打工仔干活。突然，十几名警察冲进酒店，Q口对准他的脑门，李金生束手就擒。
中午13点30分，常德指挥部的彭代富下令包围三间小区。突击队员一脚踹开房门，冲进房门，抓获张君的情妇陈乐。警方在这幢房内搜出手Q16支、微型冲锋Q2支、猎Q10支、子弹1600多发、美国制手雷1个。这些军火足够装备一个排。据警方检测，所缴获的16支手Q和2支微型冲锋Q全部是阔安机关登记在册的违法信息，屏蔽，极可能都是张君及手下行凶抢劫而得，其中2支微型冲锋Q已证实是“常德劫钞案”牺牲经警的。