经过一天的监视，民警确认该男子身份不明，形迹可疑，于是决定实施抓捕。11月3日10时许，办案民警果断出击，冲进沧州市供销宾馆205房间，将该男子成功抓获。面对民警的审讯，该男子起初还试图顽抗，拒不交代自己的真实身份和罪行，只是含糊其辞地声称自己叫杨新海，是河南驻马店人。
沧州警方没有轻易相信他的供述，立即提取了他的生物样本，送往石家庄市进行DNA鉴定，同时与河南、安徽、山东等地的警方取得联系，核实杨新海的身份，比对相关案件的证据。2003年11月5日，河北省公安厅发出通报，DNA鉴定结果显示，杨新海的DNA，与皖豫鲁冀四省多起灭门杀人案犯罪嫌疑人留在现场的头发、体毛等生物样本的DNA，相似度高达99.9999%，可以确认，杨新海就是这一系列横跨四省的连环杀人、强奸、抢劫案的真正凶手。
DNA鉴定结果出来后，民警再次对杨新海进行审讯，面对确凿的证据，杨新海的心理防线彻底崩溃，终于放弃了抵抗，开始逐一交代自己的犯罪事实。据他供述，他1968年7月17日出生，实际年龄比此前警方判断的稍大，身高1.58米，河南驻马店正阳县人，从小性格内向孤僻，喜欢画画，高三时突然离家出走，想外出闯荡，靠自己的双手过上好日子，可现实却屡屡给他沉重的打击。
离家出走后，杨新海先后辗转山西、河北、河南等地，在煤矿、建筑队等地方打工，可经常被老板拖欠工资，日子过得十分艰难。为了谋生，他开始走上偷盗的道路，1988年，他因偷盗被陕西省西安市灞桥公安分局劳教两年；1991年，又因扒窃被河北省石家庄市长安公安分局劳教一年。更让他心生怨恨的是，在这次劳教前，他在家乡的女友曾经承诺会等他回来，可等他劳教释放后，却发现女友已经嫁给了别人，这段经历，让他的心理变得更加扭曲、阴暗。
1996年，杨新海在河南驻马店正阳县，因强奸未遂被判刑五年，2000年被提前释放。在这起强奸未遂案件中，他试图强奸一名妇女，遭遇激烈反抗，被对方咬掉了一大块舌头，为了疗伤，他含了几天的鸡蛋清，这段经历，让他对女性产生了极大的怨恨，也让他的犯罪心理彻底爆发。2000年提前释放后，他没有丝毫悔改之意，反而变本加厉，开始疯狂实施入室杀人、强奸、抢劫等罪行，走上了一条不归路。
据杨新海供述，从2000年9月到2003年8月，三年时间里，他横跨安徽、山东、河南、河北四省，疯狂作案26起，杀死67人、重伤10人、强奸23人，作案目标主要选择偏僻村庄的老弱妇孺，因为这些人反抗能力弱，容易得手。他作案时，大多选择深夜入室，使用八角铁锤重击受害者头部，致其死亡后，再实施强奸、抢劫行为，很多案件都是灭门惨案，手段残忍至极，还存在奸尸的嫌疑。
他还供述，自己之所以选择偏僻村庄作案，就是因为这些地方交通不便，村民居住分散，案发后不容易被发现，而且他熟悉农村生活环境，知道很多村庄晚上只有老人和孩子在家，容易下手。他每次作案后，都会迅速逃离现场，要么徒步，要么骑自行车，从不留下明显的痕迹，还会刻意掩盖自己的行踪，比如把袜子套在鞋上避免留下鞋印，这些反侦察手段，让他多次逃脱了警方的排查。
在父母和乡亲们的印象当中，杨新海一直是一个沉默寡言、不爱说话的人，平日里很少与人交流，总是独来独往，谁也没有想到，这个看似老实巴交的人，竟然会是一个双手沾满鲜血的恶魔。可当他被抓获后，在审讯的时候，却表现出了截然不同的一面，非常有表现欲。他讲起自己杀人的经过时，声音高亢、滔滔不绝，还表现出了惊人的记忆能力，能够清晰地回忆起每一起案件的细节，甚至连被害人的穿着、房间的布局，都记得一清二楚，跟警方的勘查记录丝毫不差。
河南的一位办案民警说，杨新海被捕之后，甚至还能回忆起多年前作案的细节，丝毫不差。当他开始供述自己曾经犯下的罪恶的时候，脸上始终还堆着笑，神色坦然，没有丝毫的愧疚和悔改之意，仿佛自己犯下的不是滔天大罪，而是一件微不足道的小事。
民警要求他，把所有抢劫和盗窃的犯罪事实也一并供述出来，可杨新海却露出了一脸的不屑，不屑一顾地说道，“那些鸡毛蒜皮的小事，还说它干啥。”在他看来，盗窃、抢劫都是小事，只有杀人和强奸，才是他真正想做的事情。
杨新海交代，他犯罪的主要目的就是杀人和强奸，抢劫只是顺带的行为。有几回，他入室杀人之后，只抢到了几十块零钱，当他觉得自己已经远离了危险