案件侦破难度如此之大，在近年来属全市罕见，这给办案民警带来了前所未有的压力与挑战。
针对面临的巨大困难，兰州市公安局、安宁公安分局全体参战民警顶住压力、迎难而上、不退缩、不放弃，做了大量艰苦细致的工作，于6月19日下午，将犯罪嫌疑人刘某某从陕西省咸阳市押解返回兰州，案件得以成功告破。
案发后，兰州市公安局主管刑侦工作的副局长亲自指导案件侦破工作。安宁公安分局迅速成立了以分局局长为组长，其他局领导任副组长、精干警力为成员的“5·15”专案组。
为尽快查明死者死因及死亡时间，兰州市公安局、安宁公安分局数次组织相关人员对现场尸体进行了反复勘验，甚至对现场的土进行了细筛，以发现留存的物证。专案组还专门聘请北京、山西等专家对尸体再次进行勘验、会诊，分析推断死者死亡时间、原因、身份，刻画犯罪嫌疑人特点，以期获得有价值的线索、信息。
经过调查走访，初步确定嫌疑人应为对辖区有一定熟悉程度，可能有经营餐饮、食品加工与废品收购从业特征，为下一步的侦查工作顺利进行奠定了基础。重点对尸体耳朵上戴的耳坠、包裹尸体的塑料袋、编织袋、被套的产地、用途、残留痕迹开展调查。派员赶赴深圳、河南等地开展工作。
初步查明了塑料袋包装系洛阳三金生产的装蔬菜的专用袋，耳坠为深圳生产的银世汇耳坠且在兰州只进货3对，一对卖往山西，有两对卖至兰州市西固区，这大大缩小了排查范围。
在案件侦破过程中，安宁公安分局制定了《“5·15”命案集中清查行动工作方案》，并在全区范围内多次组织开展专项清查行动，对全区流动人口、重点行业场所、建筑工地等进行全面排查。
