直到第二天，营区的工作人员发现值班室房门敞开，才发现了姜玉斌和石春勇的尸体。8月8日20时50分，石河子刑警大队副大队长接到市局110指挥中心的电话，得知两名警务人员被枪杀，当即意识到案情重大，立刻向市局局长汇报。两名人民警察同时遇害，这在石河子历史上是首次，在整个新疆也极为罕见，案件很快被上报给兵团公安局和自治区公安厅。
当天深夜三点，149团案发现场已经聚集了50多名警察和15辆警车，刑侦专家、技术人员连夜对现场进行勘查。此时的现场温度仍有35摄氏度，警方只能通过打光照明的方式开展工作。值班室的东南角放着一张写字台，上面的电视机还连通着电源，旁边摆着一个铝制水壶，显然两人遇害前还在屋内活动。
技术人员在靠近房门的地面上发现了一枚七五杠81子弹弹壳，在地上堆放的米色衣物裤兜里，找到了225元现金和一部汉显寻呼机。经过鉴定，两人的死亡时间已超过20小时，财物完好无损，唯独姜玉斌的五四式手枪不翼而飞。结合现场遗留的弹壳，警方立刻将这起案件与一个月前的141团库房被盗案并案侦查。
警方分析，141团与149团相距120公里，犯罪分子极有可能在两地中间区域落脚，147兵团成为重点排查范围。但让警方疑惑的是，犯罪分子已经拥有一支81式自动步枪，为何还要冒险抢劫一把五四式手枪。这个疑问让办案民警忧心忡忡，他们判断，歹徒大概率是为了实施更大规模的犯罪，长短枪配合能提升作案成功率和逃脱几率。
此时距离1997年新疆国际贸易洽谈会仅剩一个月时间，连续发生两起涉枪案件，给当地的安全局势带来极大压力。自治区公安厅高度警觉，抽调精干力量成立专案组，全力侦破案件。就在新疆警方紧锣密鼓开展侦查时，北京警方的追凶脚步也抵达了新疆。
白宝山在北京作案后销声匿迹，北京警方通过分析案件线索，判断歹徒大概率有前科，且对新疆地区较为熟悉，将新疆列为重点侦查方向。此前北京发生的系列袭击哨兵案中，也曾出现过七五杠81子弹，只是当时尚未与新疆的案件关联。随着两地警方的信息互通，一场跨区域的联合侦破行动正式拉开序幕。
1997年8月18日，自治区公安厅副厅长杨德路召开联席会议，区公安厅、兵团公安局的高层及相关专家齐聚一堂，分析案情部署工作。就在警方为侦破案件绞尽脑汁时，白宝山和吴子明已经潜入乌鲁木齐市区，将目标锁定在了边疆宾馆附近的贸易区。
边疆宾馆周边是乌鲁木齐最繁华的商贸集散地，这里聚集着大量来自俄罗斯、阿塞拜疆、哈萨克斯坦等国的客商，除了大宗货物交易，还暗藏着巨额外汇兑换业务。当地人称这些兑换外汇的人为“切汇者”，他们提着装满现金的大包小包，在客商之间穿梭，通过兑换货币赚取差价，提包里的现金少则几万，多则几十万、上百万元。白宝山通过黑市消息得知这个地方后，彻底放弃了抢劫棉花商的想法，将这里视为自己的“提款机”。
8月19日清晨，天刚蒙蒙亮，白宝山和吴子明就来到了边疆宾馆外的广场。白宝山肩上背着一个自制的白色毛毡袋子，里面装着81式自动步枪、五四式手枪，还有47发步枪子弹和50发手枪子弹。两人在广场上来回踱步，假装闲逛，实则密切观察着每一个提着大包的人，寻找最合适的抢劫目标。
二十分钟后，一老一少两名男子提着两个沉甸甸的皮包，在广场中央的电线杆下蹲了下来。两人毫不在意周围的人群，直接打开皮包开始数钱，一沓沓人民币堆在地上，数额惊人。这一幕恰好被白宝山看到，他眼中闪过一丝贪婪，立刻用眼神示意吴子明。
白宝山迅速从毛毡袋子里取出81式自动步枪，将五四式手枪递给吴子明，让他负责警戒。随后，他双手端着步枪，大步朝那两名男子走去，在距离几米远的地方，毫不犹豫地扣动了扳机。一声沉闷的枪响打破了广场的宁静，子弹击中了年轻男子的腿部，两人吓得魂飞魄散，转身就想逃跑。
枪声惊动了周围的商户和行人，现场瞬间陷入混乱，人们尖叫着四处逃窜。白宝山没有理会慌乱的人群，举着枪朝那个背着蓝色皮包的年轻男子追去。在追赶过程中，有路人试图阻拦，被白宝山直接开枪射击，无辜群众纷纷倒地。他如同疯魔一般，只要有人挡路就开枪，完全丧失了人性。
很快，白宝山追上了年轻男子，对着他的头部再开一枪，男子当场死亡。他一把抢过男子身上的蓝色皮包，转身朝商贸城方向撤退。吴子明则在后