会后，在元真饭店三楼，市局刑侦专案组设立办事处，整个三楼戒备森严，由二十多名从平东武警支队调来的武警昼夜把手，三十多名参战民警集中办公，除了出外调查必须三人同时结伴出去外，一律不准擅自行动。外界人员，即使包括县主要领导在内，没有队长潘向洋的亲笔签字，也不能进入。
接下来，公安人员迅速行动，对三名死者生前的办公室和住宅进行了全面搜查，从中搜出大量的现金、存折和其他物品，一一列出清单，当场对所有住宅进行查封。涉案金额之大令参战民警瞠目咂舌，触目惊心。其中，从赵亚洲办公室保险柜内搜出现金三十万元，两张合计五十万元的存折，和大量的伟哥、避孕套及避孕药；秦省五办公室内搜出现金五万元、存折金额十万元，孙行长办公室搜出现金八十万元、存折六十万元。从赵亚洲三处住宅内搜出现金和存折合计一百多万元，还有金银、首饰等贵重物品；孙行长家搜出现金和存折二百零四万元；秦省五家搜出现金和存折五十九万元。
经过大量的调查取证和走访有关人员，调取并比对交通事故所搜集到的死者遗物，确定燕归来酒店两名小姐遇害确系三人所为，而且掌握了三人大肆贪污受贿、猥亵强暴女下属、在县城、平东多个宾馆酒店嫖宿的犯罪事实和证据，形成了完整的证据链。
谚曰：魔鬼存在于细节之中，大意是：具有颠覆性的破坏力量常常存在于不起眼的细枝末节之中，无论什么事情考虑的再周详，总有“百密一疏”的时候，一旦“细节”上出现了问题，就可能牵一发而动全身，导致出现致命的“漏洞”。三人再细致小心，却没有想到正是秦省五不经意间丢弃的一张小纸条，对案件的侦破工作产生了重大影响，从而得以在较短的时间取得关键性突破。
三人从燕归来酒店匆匆离开后，次日上午八点半，酒店清洁人员到每个房间内收拾杂物，连续敲了十来次门，里面毫无反应，顿时生疑，便由楼层管理员把门打开，发现两名年轻女服务生仰面一丝不挂地躺在被窝里，身子僵硬，早已经断了气，立即打电话报了警。
市刑侦队接报后，五名干警在刑侦队长潘向洋的带领下，立即赶赴现场，在房间内进行现场取证。几人在屋内没有找到任何有价值的可疑线索，潘向洋无意之间在洗手间内发现一个纸篓，蹲下身戴上手套在里面仔细翻了一下，发现有一张印有元真县城关镇人民政府用笺，约五公分宽的纸条，遂舀起来一看，上面有镇长秦，95。10。21的签字。
随后叫过来酒店值班经理，详细了解昨晚的情况，对四名服务小姐逐个询问，又调取了楼上的监控录像，确定了三名作案人员的相貌及离开酒店时间。鉴于案情重大，潘向洋立即向市局领导汇报。
市局立即成立以副局长李三元为组长的专案组，由刑侦大队长潘向洋直接负责侦破办理此案。
经过深入分析，初步判定三名作案人员与元真县城关镇有关。当天傍晚十分，潘向洋带着五名办案民警悄悄来到元真县城，在城关镇附近的红星招待所定好房间，便来到夜市小吃点