แต่เมื่อตำรวจได้ตรวจสอบกล้องวงจรปิดของทางโรงแรม กลับได้พบว่ายังมีผู้ต้องหาอีก 2 รายได้หลบหนีไป ตำรวจฝ่ายสืบสวน สน.บางซื่อจึงเร่งติดตามตัวคนร้าย จนกระทั่งเมื่อช่วงสายของวันที่ 4 สิงหาคม ตำรวจสามารถจับกุมผู้ต้องสงสัยเพิ่มเติมอีก 2 รายได้ ทราบชื่อ นายคงกระพัน หรือเค้ก สังข์มีน้อย อายุ 21 ปี และนายธวัชชัย หรือวัช บุบผามะตะนัง อายุ 28 ปี โดยที่หลังจากจับได้ พล.ต.ท.ศานิตย์ ได้เข้าร่วมสอบปากคำผู้ต้องหาทั้ง 4 รายด้วยตัวเอง ซึ่งในตอนแรกทั้งหมดให้การปฎิเสธ แต่เมื่อสอบเค้นจึงยอมรับสารภาพว่าเพิ่งรู้จักกับหญิงสาวรายนี้ได้เพียง 2 วันจึงชักชวนมาปาร์ตี้ในโรงแรมดังกล่าว พอเริ่มเมาได้ที่จึงชักชวนกันรุมโทรมเหยื่อสาวรายนี้จนกระทั่งเสียชีวิต แต่ไม่ได้ข่มขืนแล้วฆ่าแต่อย่างใด เบื้องต้นตำรวจได้แจ้งข้อหา “ร่วมกันข่มขืนผู้หญิงที่ไม่สามารถขัดขืนได้ และร่วมกันโทรมหญิงจนถึงแก่ความตาย ” ก่อนทางพนักงานสอบสวนจะนำตัวส่งศาลอาญาดำเนินคดีตามกฎหมายต่อไป
จากการสืบสวนผู้ต้องหายยอมรับว่าพาผู้ตายเข้าไปในห้องจริง โดยขณะนั้นน.ส.เออยู่ในสภาพสลึมสลือไม่ได้สติ และในปากของผู้ตายมีเม็ดยาลักษณะกลมแบนเล็กๆ สีครีมอยู่ใต้ลิ้น นายคณากรจึงได้เอานิ้วล้วงเข้าไปในปากเอายาออกมา ซึ่งขณะนั้นน.ส.เอยังมีชีวิตอยู่ และยอมรับว่าได้ร่วมเพศกับผู้ตายในห้องเกิดเหตุ
