接警后，民警立刻赶赴现场，循着羊群的脚印、粪便等痕迹追查。乡间小路岔口多，又是深夜，这给案件的侦破带来了很大困难。经过四个多小时的奋战，追查到十五里外的一处村庄时，痕迹同其他羊群的痕迹混在了一起，线索中断了。但是，民警还是找到了三只走失的小羊，商老汉认出这正是自家的三只小羊，这说明侦查方向并没有错误。22日，民警以线索中断的村庄为核心，走遍了方圆20里的每一个村庄，放羊的、养羊的、收羊毛的和做羊肉生意的人，只要能找到的，民警一户户、一家家地进行摸排调查。一夜未合眼的民警还走遍了附近大大小小的集市，堵塞了窃贼的销赃渠道。一天一夜的辛劳最终有了回报，23日早晨3时许，民警获得了一条重要线索，在姜各庄的一处树林里，曾有人交易绵羊，数目同老商丢失的羊群非常吻合，羊群仍在树林中。商老汉丢失的羊群都是绵羊，而且刚剪的羊毛，其中有几只耳朵上还有黑色圆斑，特征十分明显。民警驱车前去查看，果然是丢失的羊群。
顺着这条线索继续追查，民警将涉嫌盗窃罪的犯罪嫌疑人刘某抓获。
刘某（今年47岁）交待：一次外出时路过老商家，发现其家中羊群看管不严，便起了偷羊的念头。21日夜，他等着商老汉一家都熟睡了，便翻墙进入老商家，实施盗窃。羊群数量大，刘某无法藏在家中，盗窃得手后，他连夜将羊群赶到姜各庄一处树林里，本打算过段时间再出手。三只刚出生不久的小羊跟不上羊群，刘某便丢在了路边，后来被民警找到。民警寻找羊群的线索时，曾来到刘某居住的村庄调查，这令他感到十分害怕，于是想迅速脱手。在同村王某的帮助下，刘某将羊群以三万三千元的价格卖给了周某，在姜各庄附近的树林里交易。正是这场匆忙的交易露出了马脚。
看到羊群撒着欢跑进羊圈，老羊倌的脸上绽开了笑容。24日上午，商老汉和10多位村民一起，敲着锣打着鼓，将一面写有“心系百姓，破案神速”的锦旗送到了派出所，用这种最质朴的方式表达自己对民警的感谢之情。
