Nhận được báo cáo nhanh của Thượng úy Đỗ Xuân Giáp, Thượng úy Nguyễn Chí Thành -Trưởng CAP Hàng Đào đã trực tiếp chỉ huy một tổ công tác nhanh chóng vạch kế hoạch truy xét đối tượng gây án. Do thời điểm xảy ra vụ trộm cắp vào đêm, bị hại chỉ miêu tả được vài chi tiết rất nhỏ về đối tượng nên việc điều tra truy xét rất khó khăn.

CAP Hàng Đào trao trả tài sản cho du khách nước ngoài bị đối tượng Hoa trộm cắp tài sản

Ngoài ra, ở khu vực các tuyến phố đi bộ chợ đêm có hàng nghìn người dân, công tác rà soát để phát hiện, bắt giữ đối tượng cũng không hề đơn giản đối với tổ công tác. Tuy nhiên, với mạng lưới trinh sát được bố trí ở những điểm, nút, tuyến phố trên địa bàn phường, những đối tượng nằm trong diện nghi vấn đều được CAP Hàng Đào bí mật phân loại, xác minh nóng.
​

Trong quá trình truy xét đối tượng, một chi tiết được chị Tâm cung cấp tới CAP Hàng Đào đó là, chiếc máy điện thoại của chị có sử dụng thiết bị định vị. Mặc dù vậy, đối tượng khá gian manh đã tắt liên lạc điện thoại nhằm tránh bị phát hiện. Tuy nhiên, bằng các biện pháp nghiệp vụ, Thượng úy Nguyễn Chí Thành cùng các trinh sát hình sự đã phát hiện một phụ nữ nghi vấn đang di chuyển rất nhanh qua khu vực Đinh Liệt - Cầu Gỗ.

Khi thấy lực lượng công an ập tới, người phụ nữ trên định bỏ chạy, song đã bị tổ công tác chặn giữ kiểm tra hành chính. Người này liên tục nói không biết việc gì, đang cầm gói đồ ăn đi dạo chợ đêm. Qua kiểm tra, bên trong chiếc túi người phụ nữ trên cầm không phải là đồ ăn mà có tới 4 chiếc điện thoại đi động. Một trong số đó là chiếc điện thoại iPhone 4 của chị Tâm. Trước những chứng cứ trên, đối tượng đã buộc phải khai nhận là thủ phạm lấy trộm điện thoại của chị Tâm nửa tiếng trước đó.

Đối tượng Lê Khả Hoa bị bắt giữ cùng với tang vật chưa kịp mang đi tiêu thụ
​