调查发现鞠的两个哥哥在黑龙江漠河打工，但派员追捕后并未发现鞠的踪迹。
与此同时，对陈山西手机的监控有了重大发现：一个来自辽宁丹东东港区的可疑号码曾联系过陈山西。
侦查员火速赶往丹东，发现电话源自海边码头的公用电话，沿岸停靠着上千艘渔船，排查难度极大。
正当侦查员一筹莫展之际，5月10日和12日，陈山西的手机又先后与丹东火车站和北京永定门火车站的公用电话有过联系，信号显示其活动轨迹已从河南转移至北京。
侦查员判断鞠、陈二人很可能已潜回北京，于是立即收队返京。
大队领导与四队领导研判后，认为鞠、陈回京后很可能会回到相对熟悉的送诚水站附近活动，指示侦查员继续围绕该站进行秘密侦查。
5月17日，苑士杰队长带队到白纸坊派出所请求协查。转机出现在19日下午，送诚活力商贸中心的女会计王令玉（山西朔州人）恰好来派出所办理暂住证。
户籍民警恰巧也是山西人，便以老乡身份与她攀谈起来，看似不经意地问起：“听说你们单位以前有个叫鞠遇春和陈山西的，他俩还在吗？”
王令玉毫无戒备，快人快语地答道：“在呀！昨天我还看见他俩了呢！”
民警心中一震，不动声色地送走王令玉后，立即将这一关键情报报告给了侦查员李平河。
5月20日晚9时许，刑侦总队大队长滕、薛副大队长以及苑士杰队长亲自带领13名侦查员，以清查暂住户口的名义，突然包围了送诚活力商贸中心。
当时经理朱铁松不在现场，有10名员工正在卸货。
经过仔细盘查，侦查员成功从人群中抓获了鞠遇春和陈山西。
经过连夜突审，到5月21日早晨8点，二人的心理防线终于崩溃，如实供述了伙同朱铁松杀害程玉龙并残忍碎尸、抛尸的滔天罪行。根据他们的供述：
早在2001年11月，朱铁松就与陈山西密谋，由朱出资1.2万余元，让陈找人“做掉”程玉龙。
陈山西随后物色了老乡鞠遇春，并于2002年1月将其带到水站打工。为实施犯罪，朱铁松于3月12日在丰台区中顶村以租库房为名，租下两间平房，作为作案地点。
4月12日，朱铁松带着陈山西前往新发地日用杂品商店，购买了三把菜刀、两把斧头和多个旅行包、黑色塑料袋等作案工具。
4月14日，朱铁松购买了那张130……手机卡。15日晚8点多，朱铁松以陪同洗澡、查看新租库房为借口，将程玉龙骗至中顶村出租屋。
鞠遇春打开院门，陈山西则潜伏在外屋门后。
程玉龙刚踏进屋内，陈山西便用斧背猛击其头部，程玉龙下意识躲闪，斧子砸中颈部，他奋力反抗并惊呼：“朱子，我待你不薄啊！”
朱铁松恐事情败露，从后方拦腰抱住程玉龙，厉声喝道：“快捂他嘴，别让他喊！”
鞠遇春上前捂住程玉龙的嘴，朱铁松随即掏出匕首，朝程玉龙的腹部连刺数刀，陈山西又用斧头猛击其头部，程玉龙最终倒地身亡。
杀人后，朱铁松先行开车离开，临走前叮嘱“把尸体弄碎点”。
陈山西和鞠遇春随后用菜刀和斧头将程玉龙的尸体肢解成16块，分别装入黑色塑料袋和五个旅行包内。
随后，朱铁松返回，三人驾车沿104国道将尸块抛至天津市武清区窦张庄乡一处偏僻的芦苇塘和水沟内。
返回途中，他们将死者的衣物、塑料袋和旅行包沿途丢弃。事后，陈、鞠二人彻底清扫了出租屋，粉刷墙壁，试图毁灭一切证据。
5月21日下午，警方兵分两路：一路前往中顶村出租屋进行现场勘查。
技术人员在弥漫着血腥味的屋内仔细搜寻，最终在门后提取到两滴不起眼的血迹。
另一路人员则直奔送诚活力商贸中心抓捕朱铁松，但朱已闻风潜逃。
警方随即对朱的关系网进行布控，并通过其妻子了解到，朱曾来电称“遇到麻烦要躲一躲”，并让她处理掉那辆用于作案的桑塔纳2000轿车。
5月25日，这辆关键的运尸工具被警方起获。
通过对朱铁松可能联系的关系人进行监控，警方发现他曾致电某公司的严某，托其照顾会计王令玉。
侦查员顺势而为，对王令玉采取监视居住措施，并将其转移至严某在仰山村的租住地，同时让王令玉用严某的手机与朱铁松的姐姐联系，释放“安全”信号。
苑士杰队长与王忠清副队长则带领侦查员在仰山村展开艰苦的蹲守。
时值初夏，蹲守小屋不足10平方米，室内气温高达35℃，侦查员们忍受着闷热和干渴，连续坚守了一个星期，嘴唇都因上火而起泡。
功夫不负有心人。6月2日晚9时许，一个身着方格汗衫、灰色休闲裤的中等身材男子，鬼鬼祟祟地出现在仰山村租住地附近，被守候多时的侦查员一举擒获。经确认，此人正是主犯朱铁松。
与此同时，另一路侦查员会同法医，在天津武清区抛尸地点进行了艰难的打捞工作，至22日上午，成功打捞出部分尸块。
经DNA鉴定，中顶村出租屋门后提取的血迹与打捞出的尸块认定同一，形成了完整的证据链。
至此，这起轰动一时的总经理失踪谜案终于真相大白。警方横跨北京、天津、黑龙江、内蒙古、辽宁五省市，行程六千余公里，最终将三名残忍的凶手全部缉拿归案。
次年，朱铁松、陈山西、鞠遇春因故意杀人罪受到了法律的严厉制裁。