經調查，在周慧蘭夫婦周圍的交際範圍內，並未發現什麽人擁有黑色雪弗萊，因此，碧水溪畔姓劉的農戶於6月13日下午所看見的車輛可能是吳紀平從某個車行裏臨時租來的。
趙鐵柱與李毅然對本市各車行進行了有關調查。根據電腦資料，本市經營租車業務的車行共有223家，而擁有黑色雪弗萊車輛的車行隻有16家。於是，他們二人對那16家車行逐一進行了調查。
他們調查的第三家車行叫《大富》車行。當他們走進那車行的院子時，李毅然一眼便看到，那兒停放著兩輛雪弗萊，而其中的一輛正是黑色的。這時，從車行的辦公間裏走出了一個大約六十多歲的胖老頭，他就是車行老板。在出示了警官證之後，趙鐵柱從提包裏拿出吳紀平的照片讓車行老板辨認，那胖老頭一眼就認出了吳紀平。他從抽屜裏拿出了租賃登記簿，略略翻了翻，然後告訴兩位警察，照片上的那人是6月13日上午10時左右來租車的，第二天上午10時準時來還的車。還車時，胖老頭發現那車門上有被硬物刮傷的痕跡，於是要求賠償兩百元。他本以為客戶要討價還價，所以開價高了些，以便留下還價空間。可是，出乎他意外的是，那客戶根本沒還價，立即就交了兩百元。這件事給胖老頭留下了深刻的印象，所以他一看到照片就立刻認了出來。
趙鐵柱辦理了相關手續後，將那黑色雪弗萊開回警局，以便進行各項檢查。
第二天，刑偵實驗室提交了檢驗結果：在黑色雪弗萊的車廂內，果然發現有殘餘的矽藻分布。經與碧水溪溪水中的矽藻相比對，已證實屬於同一種類型。也就是說，吳紀平正是用這輛車將周誌遠的屍體運回到碧水溪。
既然陳子明的邏輯推理與事實相符，已經有充足的理由對罪犯采取行動了。經上級批準，立即將周慧蘭夫婦抓捕歸案，並對他們位於杏花小區24號樓205室的住宅進行詳細搜查。可是當警方赴杏花小區實施抓捕行動時，隻抓住周慧蘭一人，因為吳紀平已於昨日赴省城看望女兒，趙鐵柱立即派出兩名警員赴省城進行抓捕。