Trong quá trình làm việc và sàng lọc các đối tượng, qua đó nổi lên một đối tượng nghi vấn đó là Bùi Vũ Khoa.
Đối tượng này đang sống như vợ chồng với chị P.L.K (38 tuổi), là con gái cũng bị giết cùng với cha mẹ ruột của mình.
Chiếc xe máy của gia đình nạn nhân bị Khoa lấy làm phương tiện di chuyển sau khi gây án
Tuy nhiên, Khoa không có mặt tại địa phương. Nắm được thông tin trên cùng các nguồn tin khác do người dân cung cấp, các tổ công tác của Phòng Cảnh sát Hình sự Công an tỉnh Cà Mau đã chia làm nhiều hướng, sử dụng đồng bộ các biện pháp nghiệp vụ.
Trong đó, có một tổ công tác trong quá trình truy vết đã phát hiện Khoa đang điều khiển xe máy mang BKS 69L1 – 4152 (xe này là của gia đình nạn nhân) chạy tốc độ cao trên tuyến Quốc lộ 1 nên 2 cán bộ cảnh sát hình sự liền điện báo lực lượng hỗ trợ; đồng thời bám theo, quyết tâm không để đối tượng chạy thoát.
Nghi phạm Bùi Vũ Khoa lúc bị bắt
Sau khi đến đoạn đường thích hợp, thuận lợi thuộc xã Định Bình, TP Cà Mau, 2 cán bộ cảnh sát hình sự đã quật ngã và bắt giữ Khoa trong sự ngỡ ngàng của đối tượng này.
Danh tính 3 nạn nhân trong vụ thảm án được xác định là ông P.V.S (69 tuổi), chị P.L.K (con gái ông S., đang mang thai) và bà T.T.P (68 tuổi, vợ ông S.).