劉劍帶領兩名警員在11月2日晚上10點鐘到達供銷賓館。他們三個人都穿著便衣，裝扮成住賓館的旅客。他們見到楊新海時，楊新海正蹲在205房間裡洗衣服，由於他個子很低，蹲下去更低，伏在窗戶上沒法看清楚他的臉。劉劍裝作找人敲開了他的門，但楊新海並不回答他的問話，只是搖頭用手勢向他示意不知道。劉劍看清了他身材瘦小，形態異常，這些都符合"8·15"系列殺人案嫌疑人的特徵。劉劍立即向領導請示是否可以傳喚他。領導答覆說，傳喚人要有正當的理由，你們再注意觀察一段時間，但你們一定要緊緊盯住這個人，千萬不能讓他脫離監控視線！
劉劍三人便在供銷賓館205對面的房間裡住了下來。11月2日夜裡，楊新海一步也沒有離開205房間，沒有開水了打電話讓服務員送一次開水。
11月3日吃過早飯，楊新海出了門，劉劍等三人立即跟上去尾隨盯梢。上午10時40分，劉劍發現嫌疑人正在滄州市鐵路小學附近漫無目的地走著，他帶領兩名民警繼續進行跟蹤。當穿過滄州市火車站南涵洞橋後，楊新海對他們似乎有所察覺，但他並不顯得十分驚慌，見涵洞兩側的馬路邊開著十多家按摩房，他轉身走了進去。楊新海以為進了按摩房可以把劉劍他們甩掉，豈不知正好給了他們一個傳喚他的理由。劉劍經請示得到的答覆是：立即傳喚！
楊新海進入按摩房，扭頭往後一看，三個人跟隨自己而來，便懷疑他們是公安人員，他一閃身又出了按摩房，加快步伐向西逃竄，劉劍等人快步追趕，追至鐵路涵洞口附近截住了楊新海，三人上前將他控制住。
這時，一輛公安警車及時停在了劉劍他們面前，三名公安幹警將楊新海押上警車，一直帶到新華公安分局刑警大隊。
經搜查，從楊新海身上搜出摺疊刀一把和現金500元。
開始坐在新華公安分局刑警大隊審訊室裡，楊新海並不害怕，他認為他在滄州沒作大案，當地警察沒有證據，他的案子審不出來，大不了又是洗頭、嫖娼之類的事，罰幾個錢就可以放他走。
前文說到過，楊新海一旦被公安機關抓住，絕不報假名、假姓、假簡歷、假地址，全是報真實姓名和住址，這樣，公安機關一經核實，審查清楚現有的嫌疑，就把他放了。
這次也一樣，在訊問初期，他就交代了自己的真實情況：姓名楊新海，又名楊柳、楊枝芽，1968年7月出生，漢族，初中文化，河南省正陽縣汝南埠鎮張夾村楊陶莊東組人。1990年因盜竊被西安市霸橋公安局勞教兩年；1993年因扒竊被石家莊市長安分局勞教一年；1996年因盜竊、強姦被正陽縣法院判刑五年，2000年提前釋放後，有家不歸，在河南許昌、漯河、周口、駐馬店一帶以擺攤賣小百貨為生。2003年9月份來滄州，一直住在公園、車站等地，11月2日因換洗衣服入住滄州市供銷賓館。
楊新海交代完，平心靜氣地等著處理。他想，最多不超過24小時，公安機關就會放他走。
但是，這次他想錯了。
楊新海被抓獲的當天，滄州市新華公安分局刑警大隊對他進行了認真而細緻的審查，審查中發現：嫌疑人楊新海操河南口音，體貌特徵等許多方面與公安部刻畫的皖、豫、魯、冀系列殺人、搶劫、強奸案犯罪分子特徵相似，而嫌疑人楊新海自述外出時多以腳踏車代步，說出的行走路線竟然與4省系列殺人案地點基本相吻合。
這一重大發現，引起了新華公安分局局長載文福、主管副局長劉軍的高度重視，他們立即命令刑警大隊大隊長鄭建軍、教導員李建斌派員抽取嫌疑人血樣，送滄州市公安局刑警支隊進行檢驗，並及時將楊新海供述的有關情況向市局刑警支隊作了通報。
訊問完畢，滄州市新華公安分局刑警大隊既沒有把楊新海送進看守所，也沒有把他關進留置室，而是就地留在審訊室裡。先由法醫為他採了血樣，然後就由刑警隊員們輪流看管他，寸步不離。當時，楊新海還不知道這是要為他做DNA技術鑑定，他只是心裡很狐疑：我在現場沒有留下任何痕跡，抽我的血做什麼用呢？現在"非典"時期已經過去了，莫非又有了新的流行病蔓延？還是他們懷疑我患有什麼疾病？也許是公安人員用來嚇唬人的一種手段？不管是什麼原因，都需要他耐心地等待結果。
2003年11月3日，滄州市公安局刑警支隊對新華公安分局刑警大隊送檢的血樣進行化驗，先確定楊新海血型為"B"型，正與皖、豫、魯、冀系列殺人、搶劫、強奸案犯罪分子是同一血型，這無疑又使偵破向前跨進一大步。
這個訊息立即報告到滄州市公安局局長張峰那裡。張峰向市局刑警支隊支隊長董金生指示：為了作出更準確的判斷，連夜派人將血樣送到省公安廳做ＤＮＡ檢驗。隨後，張峰親自來到新華公安分局刑警大隊審訊室，叮囑審訊人員：要對嫌疑人嚴加看管，保證做到萬無一失。新華公安分局的刑警隨即把楊新海銬在一張很堅固的審訊椅子上，用4副手銬分別銬住他的手腳。而此時的楊新海仍然僥倖地認為：滄州的公安機關沒有掌握住他作案的任何證據，不久就會放他走人。他以前不是曾經蹲過鐵籠子嗎？蹲不了半天就放出來了。
當天，滄州市公安局刑警支隊和新華公安分局刑警大隊連夜把楊新海的血樣送到300公里外的石家莊，對楊新海進行DNA檢驗。河北省公安廳很快透過DNA技術鑑定：楊新海的DNA和多起殺人大案犯罪嫌疑人所留在現場的毛髮等遺物的DNA圖譜相同度為99.9999％。11月5日，河北省公安廳確定：這個自稱叫楊新海的人就是皖、豫、魯、冀系列殺人、搶劫、強奸案的犯罪嫌疑人。
公安部督辦的1號系列殺人案嫌疑人楊新海在滄州落網的訊息很快傳開了。當刑警們前去滄州市供銷賓館對楊新海住過的205房間進行依法搜查時，正在值班的女服務員已經聽說楊新海被抓前就住在這家賓館，她說："太可怕了！雖然那天不是我給他登記的，但一想起他殺了那麼多人我就害怕，我一連兩個晚上沒睡好。"
楊新海住過的房間被公安部門查封，房間鑰匙也被帶走。
公安機關與楊新海的激烈交鋒還在後面。
皖、豫、魯、冀系列殺人、搶劫、強姦案件在滄州取得實質性的進展後，河北省公安廳十分重視，立即成立審訊工作指揮部。2003年11月5日上午，河北省公安廳刑偵局局長魏晉虎、副局長陳國平帶領有關人員，從石家莊趕到滄州。為迅速攻克此案，指揮部專門研究制定了對楊新海進行訊問的工作方案，並從各地抽調有訊問特長的13名警官組成3個訊問小組。
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11月5日15時，楊新海被從新華公安分局刑警大隊審訊室帶了出來，公安人員為他戴上專用頭套，押上了一輛封閉式的警車，楊新海猜不出這是將他帶到哪裡去，但他仍在想：這是要放我，還是轉移羈押地點？
15時30分，在滄州市公安局刑警支隊大院裡，18名著裝整齊的民警列成兩排，6名武警戰士筆直站立，透出一種莊嚴與威懾。這時，3輛警車魚貫而入，身高只有1.60米的楊新海，被兩名武警戰士押了出來。當罩在他頭上的專用頭套被摘掉時，他被突然出現在眼前的威嚴氣勢所驚怵，他的雙腿一下子軟了下去，幾乎是被武警戰士架著進入訊問室的。
楊新海是一個對自己的外在形象十分看重的人，他一遍遍地整理衣服，衣釦一定要端正，衣角一定要平整。儘管平時他大都睡在公園裡、車站前，但衣服稍微一髒，就去住旅店，這樣做的目的只有一個：洗洗衣服。楊新海被鎖進審訊椅之後，很認真地系好衣釦、拽平皺褶、撣去灰塵。
審訊室裡很靜。楊新海抬起頭時，幾雙威嚴的目光正盯著他，他感到氣氛緊張，心裡發毛。
"楊新海！"一個雄渾的聲音在喊他，這個多次進宮的慣犯習慣性地答應了一聲："有。"
"你知道為什麼把你帶到這裡來嗎？"
"不知道。"
審訊人員斬釘截鐵地說："你犯下了侵害人民生命財產的滔天大罪！"
楊新海的大腦"轟"地一下子就炸開了，他心裡暗暗地叫道：完了，我的末日到了！但他不知道這些公安人員到底能掌握他的多少犯罪證據，他還在作著軟弱無力地頑抗："我不知道你說的是什麼意思。"
"你知道發生在皖、豫、魯、冀4省的系列殺人案嗎？"
"不知道。"
這時，審訊人員適時出示了河北省公安廳的DNA鑑定書，說："經對犯罪嫌疑人遺落在現場的毛髮進行DNA鑑定，與你血液中的DNA鑑定相比對，兩者的DNA相同度為99.9999％。"
此時，楊新海才明白了，原來11月3日抽他的血是為了做DNA鑑定的。他知道，科學技術已認定他是犯罪嫌疑人，有證據在，抵賴完全是徒勞，他也知道自己的罪惡有多大，警察這次是不會放過他的了。他後悔當初作案時沒有把所有的毛髮都剃光，不然他們就沒有做DNA鑑定的條件了。但他還不肯束手就範："我知道ＤＮＡ是科學，他的準確率不就是99％嗎，我就是那1％！"
審訊人員拍案而起："楊新海！你在安徽、河南、山東、河北作下了多起滅門慘案，現在證據確鑿，你還不肯交代罪行嗎？"
楊新海不敢正視那威嚴的目光，他小眼珠轉了轉說："我是作過幾起案，但我知道，也不能每個現場都留有毛髮。有證據的，我就認，沒有證據，你們也別嚇唬我。你們總不能把全國的案子都往我頭上推。"
"你先說說，哪些起案件是你作的？"
經過3個多小時的較量後，楊新海無法用自己的詭辯去回答民警的訊問。他的眼睛朝天花板盯了好大一會兒，裡面噙滿了淚水，說："看樣子你們是認準我了，要不然也不會擺這麼大陣勢。儘管你們沒打我，沒罵我，可我知道今天是躲不過去了。"
2003年11月5日18時，楊新海開始交代罪行。
正式訊問工作從11月5日18時開始，滄州市公安局刑警支隊副支隊長趙福增，進行了首輪訊問。經初審發現，楊新海因屢受公安機關打擊，反偵查意識較強，抗拒心理非常突出。河北省公安廳刑偵局魏晉虎局長、陳國平副局長、滄州市公安局張峰局長、宋津生副局長、董金生支隊長透過監控現場指揮，根據審訊情況及時調整審訊策略，適時拿出相關證據，形成強大的震懾。經過幾個回合的較量，楊新海節節敗退，
11月5日夜22時30分許，他只得拿著地圖一樁一樁地指認自己的犯罪現場。這次審訊中他初步交代，他在皖、豫、魯、冀4省殺人作案多起，在公安部通報的皖、豫、魯、冀18起系列殺人、搶劫、強姦案件中，除亳州"1·9"案件外，其餘17起案件均系其一人所為。此外還交代出，在河南的西華、扶溝、葉縣、臨潁等地殺人作案5起的犯罪事實。
當楊新海開始供述自己曾經犯下的罪惡時，臉上始終堆著笑容，像一個敝帚自珍的守財奴，向眾人展示自己的"寶貝"。他把殺人當成追求刺激的載體，把用搶來的錢去嫖娼當成尋求幸福的手段。民警在訊問的過程中，要求他把所有搶劫、盜竊的犯罪事實敘述出來時，他透出一臉的不屑說："那些雞毛蒜皮的事還說它幹啥？"一名審訊過楊新海的民警說，楊新海大約1.60米高，很愛說話，但容易激動，經常是沒說多長時間的話，便語速加快，音量變大，同其他的犯罪嫌疑人有明顯的區別，看上去曾經受過很大的刺激。楊新海曾交待，在他流竄期間，曾多次因嫖娼被抓，但都罰錢後被釋放。這與楊新海入獄多次，有著很強的反偵查意識有關。當他準備負隅頑抗的時候，他對民警的話顯得不耐煩，常用"請簡短一點"來打斷對方的講話。
2003年11月6日，公安部刑偵局副處長燕軍趕赴滄州，組織、協調對皖、豫、魯、冀系列殺人案的犯罪嫌疑人楊新海的會審工作。
透過步步深入的審訊，楊新海大部分犯罪事實都已經清楚地凸現出來，他的罪惡軌跡和心路歷程也逐漸清晰起來。他的報復心理十分強烈，他開始殺人是因為兩個女人：一個"甩"了他、一個因拒絕他的暴力侵犯並咬了他的舌頭。以後再作強奸案時，他就先把人殺死，然後再強姦。
他對金錢有一種貪婪的追求：如果不把人殺死，容易被人發現，不能搶到很多錢。
警察問楊新海為什麼要殺死那麼多人？
楊新海供述說："主要是為了強姦，也弄些錢。我恨女人，尤其是漂亮女人，她們看不起我，我要報復她們。只要我覺得這一家人有錢就殺人搶劫，多數是先殺人，再搶劫，最後姦屍。"
在抓獲楊新海之前，警方還根據其作案規律推測，兇手在石家莊作案後可能將去保定。事實上，根據楊新海此後的供述，他離開石家莊後確實去過保定，不過他在保定未曾犯案，而後來到了滄州。楊新海還說，他的下一個目的地將是天津的靜海縣，之後還可能會去北京。但楊新海的路至此走到了盡頭。
2003年11月5日，楊新海因涉嫌故意殺人、搶劫、強姦犯罪被河北省滄州市公安局刑事拘留。