当警方在重庆城内大肆搜捕的时候，周克华再次做出了一个出人意料的决定，他想故技重施，徒步走出重庆市区。他乘坐摩的，来到了附近的一条铁路旁，决定沿着铁路向北走，直到走出警方的包围圈。周克华沿着铁路走了三个小时，一路上小心翼翼，避开所有行人，没有被任何人发现。
下午一点左右，29岁的铁路民警朱彦超正在铁路沿线巡逻，他虽然不认识周克华，但作为一名警察，敏锐的观察力让他觉得，这个沿着铁路行走的男子十分可疑，于是就准备上前盘问。周克华看到迎面走来的朱彦超，心中顿时警觉起来，他二话不说，掏出随身携带的手枪，连开三枪，将朱彦超当场枪杀，随后，他将朱彦超的遗体拖到铁路旁的草丛中，继续逃窜。
两个小时后，朱彦超的遗体被警方发现。警方对现场进行了仔细勘查，提取了遗留的弹壳，经过技术分析，警方意外地破获了一桩三年前的悬案。三年前，重庆发生了“三·一九”哨兵被杀案，凶手持枪打死了部队营房门口的一名哨兵，还抢走了一把81式半自动步枪。经过弹壳比对，警方发现，枪杀朱彦超的手枪，正是当年抢走的那把81式半自动步枪，也就是说，“三·一九”哨兵被杀案的凶手，也是周克华。
得知周克华是沿着铁路逃亡后，警方立即对铁路沿线展开搜捕，可此时的周克华，已经离开了铁路。警方分析了铁路的走向，发现铁路的西面就是歌乐山，这里距离周克华的家井口镇二塘村并不远，而周克华出生在二塘村，从小在歌乐山附近长大，对这里的地形非常熟悉。因此，警方断定，周克华肯定是逃往了歌乐山，躲在了山中的某个隐蔽角落。
随后，警方派遣大量警力，前往歌乐山展开搜山行动。10日晚上，警方在歌乐山的一个山洞内，发现了一件破烂的深绿色成人T恤、两个香烟盒、被剥皮的电线，以及新鲜的排泄物。警方推测，这个山洞，就是周克华的藏身之所。为了抓住周克华，警方集中了近万名警力和数十条警犬，分成上百个小组，在歌乐山展开全方位、地毯式的搜山行动，不放过任何一个可疑的角落。
可警方万万没有想到，此时的周克华，并不在歌乐山，他早已悄悄潜入了重庆市区，准备再次作案。不过，这一次，他没有那么幸运了。在重庆市江北区大龙城商场内，周克华正在进行踩点，准备寻找下一个作案目标时，被一对情侣认了出来。这对情侣看到周克华的长相，与悬赏令上的照片高度吻合，心中顿时警觉起来，他们没有声张，而是悄悄远离周克华，随后立即将这一情况通报给了警方。
警方接到举报后，迅速赶到大龙城商场，反复查看了商场附近的监控录像。虽然视频中的周克华做了一定的伪装，但他走路时明显的外八字，还是被专案组一眼认出，警方确定，视频中的人，就是周克华。专案组立即加大了摸排力度，锁定了周克华经常活动的重点地带，为了不打草惊蛇，警方决定采取声东击西的策略。
一方面，警方继续在歌乐山展开大肆搜捕，营造出“警方重点在歌乐山”的假象，让周克华放松警惕；另一方面，警方加派警力，对社区进行重点布防，尤其是周克华出现过的沙坪坝、杨公桥、童家桥等重点地带，派遣大量便衣民警，进行24小时蹲守，等待周克华现身。
8月13日，警方通过技术手段，截取到了周克华与女友张桂英的通话记录。电话中，周克华告诉张桂英，8月10日的作案没有抢到太多钱，他准备在8月14日，再搞一次大的。这条信息，让警方欣喜若狂，他们立即调整部署，在重庆市各大银行附近，派遣便衣警察，进行24小时蹲守，一张无形的包围圈，已经悄然形成，就等着周克华钻进来。
2012年8月14日清晨，天刚蒙蒙亮，重庆沙坪坝区的街头还十分安静，大多数市民还沉浸在睡梦中。此时，警方已经得到消息，在距离歌乐山一公里的地方，发现了周克华的踪迹。专案组立即下达指令，要求附近的便衣民警提高警惕，密切关注周克华的动向。
随后，周克华果然朝着沙坪坝区童家桥方向移动，最终来到了童家桥邮政储蓄银行附近。而此时，重庆民警周静和王小鱼，正身穿便衣，埋伏在这家银行附近，密切关注着周围的动静。早上6点45分，两人接到了总部的电话，被告知有一名酷似周克华的男子，出现在了他们的监控范围之内，让他们立即跟踪，伺机抓捕。
周静和王小鱼不敢有丝毫大意，悄悄跟在周克华的身后，保持着一定的距离，避免被他发现。当两人跟着周克华走进一条狭窄的小