由于此案屬于跨省區作案，案情疑難復雜，被盜車輛數目和人民群眾經濟損失巨大，引起上級公安機關的高度重視。
９月１日，此案被省公安廳列為督辦案件。
９月２７日，此案被公安部列為督辦案件。
９月２８日，在此案被列為公安部督辦案件的第二天，白銀支隊召開緊急會議，宣布全隊取消長假休息，同時研究部署了偵查抓捕方案。當天中午１２時許，當獲悉犯罪嫌疑人時曉剛在靖遠鐵路家屬院一樓房內落腳的消息后，公安人員驅車一路疾駛來到靖遠縣城，將時曉剛一舉擒獲。經過突審，時曉剛交代了伙同靖遠縣無業人員王興虎、郭宏林、金仔福、王德年等人流竄于甘肅、寧夏、內蒙古、青海、陜西等地瘋狂作案的犯罪事實，偵查工作取得突破性進展，支隊決定立即實施收網行動。
抓捕兩個多月以來，全體參戰民警不分白天黑夜，超負荷工作，輾轉奔波上萬里行程，等的就是這場收網的決戰。為防止犯罪嫌疑人聞風潛逃，支隊在研究分析案情后制定了周密的抓捕方案，所有參戰民警兵分五路展開行動。
９月２８日下午５時３０分，偵查確定嫌疑犯郭宏林、王興虎準備在平川交警大隊門口接人后往寧夏逃跑。接到抓捕指令后，一大隊副隊長吳新福沉著駕駛警車，以最快的速度抄近道趕到交警大隊門口，正好趕上犯罪嫌疑人搭乘出租車準備外逃。在這一關鍵時刻，偵查人員果斷地跳出還未停穩的警車，迅速將兩名犯罪嫌疑人制服。
９月２９日，刑偵三大隊大隊長陶積江帶領兩名偵查人員在蘭州石油化工技術學院將嫌疑人金仔福抓捕。
９月３０日，因病還在治療期間的民警張志彥，忍著腿部的劇烈疼痛，主動請纓投入戰斗，和戰友連續工作兩天一夜，在靖遠縣靖安鄉將犯罪嫌疑人展義、張明金抓獲。同一天，另一名犯罪嫌疑人張龍也在寧夏海原縣興仁鎮被抓獲。
１０月１日，支隊派出工作組遠赴寧夏海原抓捕另一名犯罪嫌疑人———寧夏海原縣無業吸毒人員岳岱。為確保抓捕成功，偵查人員冒雨監控守候２４小時。
次日凌晨，當岳岱的妻子打開房門的一瞬間，偵查人員以迅雷不及掩耳之勢突入室內，將岳岱在家中抓獲。
１０月２日，承擔抓捕犯罪嫌疑人焦堂凱任務的支隊二大隊副大隊長后三強和他的戰友們，經過三天三夜玉米地里的蹲坑守候，終于一舉將準備外逃的焦堂凱抓獲。
１０月４日，經過陸續工作，全線出擊抓捕犯罪嫌疑人工作取得階段性成果，除２名參與銷贓的犯罪嫌疑人在逃外，涉嫌９·２７盜竊機動車案的１４名作案成員全部落網。
追贓為把人民群眾的損失降到最低限度，主要犯罪嫌疑人落網后，專案組隨即將工作重心轉移到追繳贓物上。由于此案涉案人員眾多，贓車主要銷往甘、陜、寧、青、內蒙古５省區２０多個市，追繳被盜機動車任務相當艱巨。
１０月５日，刑警支隊抽調３５名民警奔赴寧夏回族自治區。雖然事先對追贓的難度有一定的思想準備，但來到寧夏后，偵查人員發現情況遠比預想的更為嚴重。有些群眾明知自己買的是被盜車輛，但就是拒絕交出；有的群眾公然謾罵、威脅、恫嚇辦案民警，甚至招來親友圍攻起哄。有時候為追繳一臺贓車，公安人員要耗十幾個小時；還有的車輛多次易主，只能了解到車主的姓氏、綽號，偵查人員往往要來回往返查找多次才能確定。
１０月６日，經過一天一夜的連續作戰，民警們追回被盜轎車１８輛。
１０月８日，專案組成員又先后在寧夏同心、固原、吳忠等地追回被盜機動車１４輛。至此，９·２７系列盜竊機動車案全案告破。
閃光的成績和光榮背后，是白銀刑警們巨大的犧牲和奉獻。支隊長李忠義接受記者采訪時熱淚縱橫，連聲說，“辦案民警太辛苦了，我對不起專案組的同志們”；由于連續作戰警力緊張，剛剛料理完父親喪事的偵查員張明東一天也沒有休息，就加入到了追贓行動隊伍中；身患頸椎病的老偵查員段建新，為了追回被倒賣到陜西咸陽的一輛贓車，脖子上貼了幾片膏藥就駕車上路了。為加快工作進程，很多偵查人員既要連續開展抓捕工作又要承擔審訊任務，常常吃不上飯，睡不了覺……
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