李秋艳还交代，张四维近年来手里有很多钱，经常给她买贵重的首饰和衣服，她曾经问过张四维这些钱是哪里来的，张四维总是含糊其辞，说自己是靠做生意赚的，让她不要多问。而且张四维在1·17案案发当天，曾经向单位请假，说自己身体不舒服，在家休息，可李秋艳却在当天下午，看到张四维和一个陌生男人，一起出现在海林市的一个小区里，那个陌生男人，正是王成岩。
一系列的证据，都指向了张四维，他的嫌疑越来越大。可张四维依旧拒不承认自己的罪行，他凭借自己的预审经验，一次次编造谎言，试图蒙混过关。专案组的民警们知道，想要让张四维认罪伏法，必须彻底突破他的心理防线，拿出更确凿的证据，让他无从抵赖。
民警们决定改变策略，不再急于追问作案细节，而是向张四维展示了所有已掌握的证据：1·17案现场的指纹比对报告、王成岩家人辨认的警察大衣、李秋艳的证词、他名下与工资收入不符的财物清单，还有那两支被缴获的、与多起案件弹壳匹配的警用手枪。
当民警将1·17案幸存者王威的画像摆在张四维面前，告诉他这个十二岁的女孩亲眼目睹了他和王成岩的暴行，并且能清晰描述出他的体貌特征时，张四维脸上的镇定终于出现了裂痕。他的双手开始微微颤抖，眼神躲闪，再也不敢直视审讯人员的目光。民警们抓住这个机会，继续宣讲法律政策，告知他主动交代罪行、坦白从宽，或许能为自己争取一线生机，而顽抗到底，最终只会落得身败名裂、被判死刑的下场。
在铁证如山的压力和心理攻势下，张四维的心理防线彻底崩塌。他沉默了许久，终于缓缓低下头，发出了一声沉重的叹息，随后断断续续地交代了自己和王成岩联手作案的全部罪行。从1991年4月22日抢劫杀害赵伟石父女、抢夺警枪，到1993年接连制造张钦平家灭门案、佟胜军情侣遇害案、丁国春夫妇遇害案、张怀成夫妇遇害案，再到1994年1月17日王建才家灭门案，以及王成岩流窜至辽宁开原市实施的抢劫杀人、劫持人质案，每一起案件的细节，每一次作案的动机和过程，张四维都一一坦白，没有丝毫隐瞒。
张四维供述，他最初的贪念源于对富裕生活的嫉妒，看着身边人纷纷发家致富，而自己只能拿着微薄的工资，渐渐心生不满，想要走捷径捞取不义之财。重逢王成岩后，他看中了王成岩的鲁莽和不计后果，将其发展为同伙，而王成岩也因为债务缠身，对他言听计从。两人从抢枪开始，一步步走向疯狂，每一次作案后，他都利用自己的公安身份和专案组成员的便利，伪造线索、误导侦查，一次次躲过警方的排查，这也让他们的胆子越来越大，双手沾满了无辜者的鲜血。
他坦言，每一次作案后，他也会有片刻的不安，尤其是看到年幼的孩子倒在血泊中时，也曾有过一丝愧疚，但贪婪和恐惧很快就淹没了这份良知。他害怕自己的罪行暴露，害怕失去现有的一切，于是只能一次次用新的罪行掩盖旧的罪恶，最终陷入了万劫不复的深渊。他还交代，自己送给王成岩的警察大衣，是为了让王成岩在外出作案时便于隐藏身份，而他名下的贵重财物，都是从各起案件中抢劫所得。
张四维的供述，与警方掌握的证据完全吻合，这起横跨三年多、涉及六起血案、十七条人命的特大系列杀人抢劫案，终于真相大白。消息传出后，整个牡丹江地区乃至黑龙江省都为之震动，人们无法相信，一个披着警服、手握侦查权的公安干警，竟然是一个残忍无情的连环杀手，而他隐藏在专案组中，一次次误导警方，让案件迟迟无法告破。
1994年5月，海林市人民检察院以故意杀人罪、抢劫罪、非法持有枪支罪、滥用职权罪等多项罪名，对张四维提起公诉。法庭上，张四维对自己的全部罪行供认不讳，没有任何辩解。
经过公开审理，海林市人民法院作出一审判决：被告人张四维犯故意杀人罪、抢劫罪、非法持有枪支罪、滥用职权罪，数罪并罚，判处死刑，剥夺政治权利终身，并处没收个人全部财产。张四维不服一审判决，提起上诉，认为自己有坦白情节，请求从轻处罚。黑龙江省高级人民法院经过审理，驳回了张四维的上诉，维持原判。
1994年10月，经最高人民法院核准，张四维被依法执行死刑。临刑前，他再次表达了自己的忏悔，他说，自己对不起那些被他杀害的无辜者，对不起自己的家人，更对不起自己身上的警服，他用自己的贪婪和残忍，毁掉了十几万个家庭，也毁掉了自己的一生，希望后人能以他为戒，坚守良知，敬畏