与此同时，警方还对所有案件的受害者社会关系、案发前后的可疑人员行踪，以及银行取款记录等，进行了全面的排查和梳理。警方发现，每一起案件发生后，都有可疑人员在短期内，拿着受害者的存折，在不同的储蓄所提取现金，而且这些可疑人员的体貌特征，与目击者描述的作案人员体貌特征，有着高度的相似性。
警方通过银行的监控录像，提取到了可疑人员的影像资料，并对影像资料进行了技术处理，还原了可疑人员的大致容貌。随后，警方将这些影像资料和体貌特征，下发到了松原市各个派出所，以及周边城市的警方，请求协助排查。同时，警方还发布了悬赏通告，面向社会征集线索，承诺只要能提供有价值的线索，帮助警方抓获凶手，就给予重金奖励。
悬赏通告发布后，引起了社会各界的广泛关注，很多群众都积极参与到线索提供中来，警方每天都会接到大量的举报电话和线索。虽然大多数线索都是无关紧要的，但也有一些线索，为警方的侦破工作，提供了重要的方向。
1999年10月，警方在对银行取款记录进行排查时，发现了一个可疑情况。在第三起刘某夫妇被杀案发生后，有人拿着刘某的存折，在农安县的一个储蓄所提取了5万元现金，而提取现金的人，体貌特征与警方排查的可疑人员高度相似，而且这个人在提取现金时，不小心露出了手腕上的一个纹身，这个纹身的图案，十分特殊，是一个歪歪扭扭的“雪”字。
警方立刻对这个纹身展开了排查，结合之前的线索，警方推测，这个纹身的主人，很有可能就是案件的主犯之一。随后，警方再次扩大排查范围，重点排查有过盗窃、抢劫前科，而且手腕上有类似纹身的人员。功夫不负有心人，经过一个多月的排查，警方终于找到了一个符合条件的人，这个人，就是齐雪峰的同伙——齐雪松。
警方通过调查了解到，齐雪松之前因为贩卖低俗动作电影，被警方查处过，而且他的手腕上，确实有一个歪歪扭扭的“雪”字纹身，这个纹身，是他年轻时和齐雪峰一起纹的，代表着他们兄弟二人。更让警方兴奋的是，齐雪松的DNA信息，与第二起案件中，余某身上发现的那几滴陌生血迹的DNA信息，完全吻合。
真相终于有了突破性的进展，警方确定，齐雪松就是连环抢劫杀人案的凶手之一，而他的哥哥齐雪峰，以及他的同伙张宏伟、冯思国，也大概率是这一系列案件的凶手。警方立刻成立了抓捕小组，全力开展抓捕工作，首先将目标锁定在了齐雪松身上。
警方通过跟踪排查，了解到齐雪松此时正隐藏在前郭县的一个偏僻村落里，和他的一个朋友住在一起，平时很少出门，十分谨慎。为了确保抓捕工作万无一失，抓捕小组制定了详细的抓捕计划，趁着夜色，悄悄潜入了齐雪松藏身的村落。
1999年12月5号凌晨，抓捕小组在齐雪松藏身的农家小院外，布下了天罗地网，确认周围没有异常后，抓捕民警迅速冲进小院，将正在熟睡的齐雪松当场抓获。齐雪松被抓获后，一开始还试图反抗和狡辩，拒不承认自己的犯罪事实，可当警方拿出DNA比对报告、银行监控录像等证据时，他的心理防线彻底崩溃了，如实交代了自己和齐雪峰、张宏伟、冯思国一起，实施抢劫杀人的全部犯罪事实。
根据齐雪松的交代，警方了解到，齐雪峰此时正带着前妻和儿子，隐藏在农安县的一个出租屋里，而张宏伟，则隐藏在松原市的一个网吧里，冯思国则在做完第二起案件后，因为害怕被警方抓获，就带着自己分到的钱，逃离了松原，前往了外地，具体藏身地点，齐雪峰也不知道。
抓捕小组立刻兵分两路，一路前往农安县，抓捕齐雪峰；另一路前往松原市的网吧，抓捕张宏伟。1999年12月5号上午，前往农安县的抓捕小组，在齐雪峰藏身的出租屋里，将齐雪峰当场抓获。此时的齐雪峰，再也没有了之前的嚣张气焰，脸上写满了恐惧和绝望，他看着围在身边的警察，知道自己的末日终于来临了，没有任何反抗，就乖乖地被警方戴上了手铐。
与此同时，前往松原市网吧的抓捕小组，也顺利将张宏伟抓获。张宏伟被抓获时，还在网吧里上网、挥霍钱财，他根本没有想到，警方会来得这么快，面对警方的抓捕，他惊慌失措，试图逃跑，却被警方当场制服。
至此，连环抢劫杀人案的三名主犯齐雪峰、齐雪松、张宏伟，全部被警方抓获归案，只剩下冯思国，还在逃匿。警方并没有放松警惕，立刻发布了对冯思国的通缉令，面向全国，悬赏追捕冯思国，同时，与全国各地的警方