案件發生后,合肥市公安局蜀山分局立即成立專案組。法醫檢驗報告顯示:死者余某沒有受過性侵害。經過對案發現場的勘查,民警推斷殺人兇手只有1人,身高168cm左右。當天上午,專案組獲得一條重要信息:案發當晚,筆架山巡邏民警曾在習友路與圣泉路交叉口盤問過一個自稱小強(化名)的少年,其體貌特征與專案組推斷的嫌疑人十分吻合。民警立即趕到小強家中,發現小強不在家。不過,民警在衛生間內發現了小強沾有鮮血和泥漿的T恤衫和運動褲。經DNA鑒定,小強衣服上的血跡是余某的血。
民警幾次到小強家抓捕,均空手而歸。小強就像蒸發了一般,消失得無影無蹤。專案民警通過調查走訪,了解到小強在超市上班期間,曾追求過一個叫小美(化名)的女孩。民警馬不停蹄地趕到小美家,獲悉小美已到江蘇省張家港市打工。
8日凌晨,專案組趕到張家港,在當地警方的配合下找到了小美。民警從小美那里獲得了一條重要消息:小強曾聯系過她,并說過要找她玩。當晚23時許,民警在對一家旅社進行清查時,發現了正準備睡覺的小強。小強乖乖就擒,并交代了自己搶劫殺人的事實。6月5日晚22時許,小強從歌舞廳唱歌后騎車回家,經過312國道立交橋附近時,碰到了獨自回家的余某。見夜深人靜,囊中羞澀的小強頓生歹意,將自行車藏在路邊,尾隨余某至橋下,沖上前將余某推倒在地,搶走余某的塑料袋就跑。余某奮力追上小強,試圖奪回被搶的塑料袋。小強惱羞成怒,隨手從地上揀起一塊石頭朝余某頭部猛砸。余某掙扎了幾下就不動彈了。小強以為余某已死。為掩蓋罪證,小強準備將余某的尸體拖到附近的小樹林藏起來。拖動過程中,余某漸漸恢復了知覺。這時,小強聽見路邊有人騎車的聲音,怕余某呼救,小強將余某拖至旁邊一個小水洼內,余某掙扎了幾下便再也沒有動彈。為了混淆警方視線,小強模仿從電視劇中看到的做法,將余某的下衣脫掉,上衣掀至胸部,偽造余某被人強奸的現場。目前,小強(17歲)已被刑拘。