警方的破案過程，可以說非常曲折，李進東做下的第一個案子，是1996年12月16號，殺死了穿貂皮大衣的魏有良。
12月17號早晨八點多，服務員在過來打掃衛生的時候，敲了幾下門，發現裡麵沒有動靜，於是輕輕推的一下，由於裡邊沒有鎖門，所以一下就進去了。
結果她剛一進門，就看到了床上的慘狀，於是趕緊跑了出去，打電話報警了。
警察趕到現場之後，經過一番勘察，發現除了當時作案用的那把斧子，就再也沒有其他的物證了。
根據服務員反饋的情況，跟魏有良住在一個房間的人，好像是邯鄲口音，年齡在三十歲左右，身高大概一米七出頭，身份證上登記的名字叫袁章平。
警方馬上兵分兩路，一路人馬對火車站、汽車站、以及出城的主要道路進行布控，另一組人馬按照登記的身份證信息，去了袁章平的老家邯鄲市大名縣。
幾經周折後，警察找到了認識袁章平的鄰居，從鄰居口中得知，袁章平半個月之前出門了，而且他改姓了，現在叫武章平了。
這一下就非常可疑了，警察又趕緊前往袁章平位於周莊的新家，開始蹲點埋伏，到了第二天晚上，袁章平騎了一輛自行車，屁顛屁顛的回來了。
警察一擁而上，直接將其拿下，接著馬上帶回村委會進行突審。
袁章平一臉懵逼，現在改個名也犯法嗎？至於來這麼多人嗎？
袁章平告訴警察，自己因為家裡條件太差，就當了倒插門女婿，因為以後孩子得隨女方的姓，自己乾脆就把姓也給改了，至於之前的身份證，早就不知道哪裡去了，可是是有一次錢包被偷，一起被偷走了。
隨後經過調查，袁章平這段時間一直都在隔壁村子幫人做木匠活，很多人都可以作證，根本不具備作案時間。
警方又將袁章平的照片和說話錄音帶回去給旅店的服務員辨認，服務員也確定不是此人，袁章平的嫌疑被解除了。
由於李進東當天晚上就跑了，設卡攔截的警察自然也是一無所獲，線索到這裡就斷了。
在當時的刑偵條件下，這種流竄隨機作案的方式，查起來非常困難，尤其是在旅社房間這種地方，殺人的時候沒有目擊者。
警方隻能靠服務員記住的大致體貌特征，繪製了一副嫌疑人畫像，隨後印成協查通報，下發到各個酒店和車站，讓他們注意袁章平和楊春峰的身份證信息，采用這種大海撈針的方式進行排查。
但是協查通報的下發的範圍有限，而且旅店賓館那麼多，很難做到全部覆蓋，因此接下來連續發生的幾起命案，給警方帶來了很大的壓力。
而李進東在濟南留下的那枚清晰的指紋，隨後被送到了指紋庫進行比對，但當時都是人工操作，進展並沒有那麼快。
1996年6月16號，指紋比對結果終於出來了，這起係列殺人案的凶手，就是1993年殺死出租車司機王三的李進東。
警察馬上大範圍發出協查通報，對李進東的行蹤進行調查，很快就收到了一條重要線索。
之前李進東住在李海霞家的時候，犯了一個致命錯誤，他把自己的真實姓名，告訴了村裡人，村裡有人看到了協查通報，馬上就去報警了。
警察收到這條線索之後，先讓當地派出所去村裡暗中調查了一下，發現李海雲家裡確實有這麼一個外地人，體貌特征全都對的上，於是趕緊布置，準備過去抓人。
結果這個環節卻出了問題，李進東當天下午看到村裡有警察過來，覺得有些不太對勁，就告訴李海雲自己要回邯鄲一趟，接著收拾一下東西，直接就跑路了。
警察撲了一個空，隨後從李海雲口中得知，李進東之前在張家口的東山坡租過一個房子，警察一邊設卡堵截，一邊帶著李海雲去了那個出租屋，發現房門緊閉，人並沒有回來。
警察在這間出租屋裡找到了一個破書包，裡麵有好幾張銀行卡，其中一張銀行卡後麵，寫著於月定的名字，此人正是河南省新鄉市九州賓館的受害人。
另外警察還在出租房裡發現了大量的酒店用品，到此時為止，警方基本可以確認，李進東就是這起旅館係列殺人案的凶手。
由於此時李進東剛剛跑路，張家口警方馬上封鎖了所有出城的交通要道，並在當地電視台發出了通緝令，一時間整個張家口的老百姓，基本上都知道了這件事。
此時李進東也知道事態的嚴重性，他不敢走大路，隻能沿著小路翻山越嶺，打算去內蒙古的一個遠房妹妹家裡躲幾天。