Từ camera công cộng trên đường Nguyễn Thị Minh Khai ghi lại hình ảnh nam thanh niên bỏ xe lại trên đường này và lên xe của một phụ nữ, Ban chuyên án đã tìm thấy chiếc xe bị bỏ rơi và được xác định của anh Thành. Người phụ nữ khi làm việc với cảnh sát đã cho biết tầm 12h ngày 30/9/2014 có một nam thanh niên hỏi tìm người chạy xe ôm tới bến xe Trung tâm Đà Nẵng để đi về Nghệ An. Trên đường qua đó, chị đã cho quá giang. Khi trò chuyện và chị nhận anh ta nói giọng Nghệ An hoặc Hà Tĩnh. Tuy nhiên, đến công viên 26/3, nam thanh niên có vẻ bất an và xin xuống xe.
Tiếp đó, qua xác minh tại bến xe, một nhà xe chuyên tuyến Vinh – Đà Nẵng cho biết vào thời điểm trên có đón một nam thanh niên hỏi xe về Diễn Châu, song khi gần hết địa phận thành phố thì bất ngờ đi xuống.
Hậu và căn nhà xảy ra vụ án.
Từ những manh mối này, Ban chuyên án xác minh được việc anh Thành có quen Hậu, một thanh niên rất cao to, đẹp trai ở huyện Diễn Châu (Nghệ An) vào Đà Nẵng tìm việc làm. Hậu thuộc thế hệ 9X, có đặc điểm dễ nhận dạng bị cụt mất một ngón út ở tay trái, nên anh Thành thường gọi là “Hậu chín ngón”.
Chân dung nghi can đã được dựng lên và tổ công tác do đại tá Trần Mưu, Trưởng phòng PC45 làm tổ trưởng đã tức tốc ra Nghệ An để xác minh. Được sự giúp đỡ nhiệt tình của Công an tỉnh Nghệ An, qua sàng lọc, trinh sát thấy nổi lên nghi can Hoàng Văn Hậu (24 tuổi), trú thôn Hải Nam, xã Diễn Bích, có những đặc điểm trùng khớp với mô tả, nhất là đặc điểm cụt ngón tay út. Khi được triệu tập lên cơ quan điều tra, Hậu đã đưa ra những bằng chứng ngoại phạm và trả lời trơn tru những câu hỏi của điều tra viên.