由于这起系列案件发案现场破坏严重，遗留痕迹物证极少，加之两起案件均发生在夜间，没有直接目击证人，没有有效视频监控，成为近年来罕见的、侦破难度最大的疑难案件。参战民警不畏艰难，围绕2个中心现场，对居民小区、工业园区、学校、工地、加油站、网吧等进行全面细致的地毯式调查访问工作。根据案件性质、特征及犯罪嫌人作案手段、性格特点进行全角度多维串案并案。经过艰苦努力6月25日在开发区佳世客北侧一服装店内发生的抢劫店主的案件（未遂）引起专案组的高度重视，经深入调查，发现李某某（男，1984年出生，黑龙江省尚志市人，2003年因抢劫罪被哈尔滨市中级法院判有期徒刑18 年，2014年刑满释放）有重大嫌疑。7月7日夜，办案民警发现李某某出现在哈尔滨市呼兰区一宾馆内，随即通报哈尔滨警方协助抓捕，哈尔滨市呼兰警方迅速出击将李某某抓获。7月8日上午，专案组7名民警赴哈尔滨工作，从其旅行包内搜查部分赃物。经过突审，该对杀死庞某洁、金某进行抢劫和抢劫服装店主的三起犯罪案件供认不讳。
