于此同时，调查张茜案发当天行动轨迹的技术人员发现，张茜是下午五点五十八分进入的小区，但是张茜的同事说她六点十分的时候给张茜打电话就没打通了，也就是说张茜的被害时间就在五点五十八到六点十分之间，于是警方马上调取了该时间段附近的监控录像。
很快，警方便发现了一个形迹可疑的女子，因为案发当天当地的气温比较高，很多人都已经换上了短袖，但是监控显示这个可疑女子却身穿红色的大棉袄，头戴帽子脸上戴着口罩，甚至手上还穿着一副毛手套，将自己包裹的严严实实的。更加可疑的是这名女子在案发的前一天也身着这身打扮在短时间内进出了这个小区两次，而她车筐上的芹菜却一直都在。同时这名女子戴着手套穿的平底鞋，这些特征都与警方在案发现场发现的情况相符。但是很遗憾，警方并没能在附近的监控中发现这名红衣女子的出入点和落脚点。这名红衣女子到底是谁呢？他到底是不是凶手呢？
就在这边警方发愁之际，另一边，警方通过查询网购记录，发现辣椒水、小刀的快递收件人并不是一个女人，而是一名男子，经查这名男子就是张茜哥哥的好朋友刘南，山海关人，有稳定的工作，家境殷实，但是他和张茜压根就没有什么来往，这就让警方百思不得其解了，刘南为啥会收到这个快递呢？
很快警方便对此事进行了秘密调查，很快，警方便在调查中发现了一个疑点。监控显示，就在案发当天，刘南的车竟然出现在了张茜的工作单位门口，而且一直在尾随张茜，瞬间刘南的嫌疑直线上升。
随着警方的深入调查，警方得知，在案发当天这个刘南曾向单位请过假，理由是要去天津看望病人可他实际去的却是北京，他为什么要撒谎呢？警方推断这个刘南虽然可能不是凶手但他绝对是一个知情者。随后警方便决定对刘南进行秘密跟踪。
不久之后，刘南再次向单位请了假，理由是要去天津陪家人去看病，然而这次他去的依旧是北京，可是经过警方的跟踪调查发现，这个刘南不远万里开了五百多公里的车跑到北京居然只是在北京的一家洗浴中心里做了个按摩，第二天一早就匆忙的回到了秦皇岛，而且在这期间他也没接触过什么可疑人员。这是因为什么呢？难不成是因为北京的按摩做的比秦皇岛的好？
半个月后，刘南又请假了，不过这次他倒是没再去了北京，而是跑到了辽宁朝阳，然后就独自一人走进了一家小餐馆里，过了不久刘南出来了，身边还多了一男一女。警方看见那个出来的女性一眼就认出来了她就是在网吧盗用他人信息购买辣椒水的那个女性。
自此，警方便决定兵分两路，对刘南和这名女子展开秘密抓捕。当天晚上，警方在某小区里抓捕到了购买辣椒水的内名女子以及和这名女子一起从饭店里出来的内名男子，同时，刘南也在其他地方被警方抓捕。