7月10日中午,现场走访群众的办案人员反映,有人看见爆炸发生后,一个可疑的人钻进一辆警车后迅速离开现场。10日晚,办案人员对陈志所使用的警车进行了微量物证检验,以便与爆炸现场残留的微量物证进行比对。经检验,陈志有重大嫌疑,必须立即传唤。
但做贼心虚的陈志,7月11日一上班听说公安部门对警车进行了检验,就请假走了,打电话也关机。此时办案人员将陈志作案后砸毁并丢弃在垃圾桶里的遥控器和手机找到,经过检验和复原,更确定了陈志作案的可能。办案组决定抓捕陈志。而陈志这时已经到青岛,购买了7月12日飞往香港的机票。11日当晚,侦查人员将陈志从青岛抓捕归案,从爆炸案发到主嫌落网,只用了48小时。
另一路办案人员从死者的家中发现了一张死者与一个男人很亲密的照片,有人认出,照片上的男人是段书记(段义和曾担任济南市委副书记多年)。另外,死者手机内信息显示,死者与段义和有过长时间的电话和短信联系,但仅凭这些还不能认定段义和有作案嫌疑。
7月12日上午,正当段义和主持召开济南市小清河治理工作现场会时,在强有力的证据面前,陈志供出了爆炸案的背后主谋是段义和,帮凶是陈常兵,目的是杀人灭口。