经现场勘查，警方确定嫌疑人的作案手法为攀爬外墙并从窗口撬开防盗网后，进入房间实施盗窃。民警以案发现场为中心，排查周边路段的视频监控探头，从中搜索可疑人员。经过10余遍、累计100多个小时、数百万幅图像的海量视频翻看后，2名形迹可疑的男子进入了侦查员视线。
视频监控显示，该2名男子于当天18时左右从昌岗中路美术学院附近下出租车进入发案小区，在小区内转了一圈后离开。两人的行迹明显与居民不同，似乎毫无目的地边走边四处张望。至19时许，两人又再进入小区，消失在视频监控里约半小时后再次出现，这次两人的步伐明显与之前不同，快速走到马路边搭乘一辆出租车离开了海珠区。民警循线追踪，发现出租车开到荔湾区西朗地铁站附近，2名可疑男子从出租车下来后就消失了行踪。
根据嫌疑人的作案规律、作案特点，结合市公安局在“3+2”专项打击整治行动和分局“打击入屋盗窃”专项行动，侦查员通过分析，研判出2名可疑男子的落脚点极有可能在南海平洲。于是专业队民警很快锁定嫌疑人身份：分别是湖南宁远县人欧某(男，39岁)和欧阳某(男，35岁)，并发现2人已于案发当天连夜开车潜逃回湖南。
在获悉嫌疑人的逃跑方向后，海珠警方立即派警力赶赴湖南宁远县展开侦查、抓捕工作。在当地公安机关的配合下，经过进一步深入调查，民警发现2名嫌疑人在作案得手后连夜驱车回到老家，各自回到自己家中躲藏。为避免打草惊蛇，尽可能为事主追回损失，侦查员迅速对嫌疑人展开全方位的调查，并伺机进行抓捕行动。
9月9日上午9时许，民警发现嫌疑人欧某从村里坐车来到宁远县汽车总站，准备乘坐客车返回南海。抓捕时机出现，民警立即出击抓获欧某，当场从其身上搜出手套、自制撬棒等作案工具。10时许，民警在一个市场门口制服另一名嫌疑人欧阳某。
审讯开始嫌疑人极力否认盗窃行为，民警将前期工作所取得的证据摆出，嫌疑人还是避重就轻，“是的，我们是偷了，当天晚上，我们进去后，就偷到52000元，后来每人分了26000元。”而在民警出示了事主家中失窃物品的证据后，嫌疑人又开始了新一轮的狡辩。面对嫌疑人的负隅顽抗，侦查员并没有着急，而是耐心地和嫌疑人谈心周旋，同时对其进行法制教育工作。在民警的耐心和充足的证据面前，2名嫌疑人最终先后交代了行窃的违法行为及赃款去向。在警方的多方努力下，民警用2天的时间缴回了全部涉案现金27.7万多元。
经审讯，嫌疑人交代了作案、逃跑、分赃的全过程。9月4日晚17时许，嫌疑人欧阳某从东莞开着小汽车到达南海平洲，与居住在平洲的欧某一起乘坐出租车来到海珠区的昌岗中路。下车后两人就沿路到居民区寻找作案目标。18时许，两人进入晓园东小区，发现的某栋楼的2楼民居没有灯光，推断住户没有在家，于是将其选定为行窃目标。因为当时天还没有完全黑，嫌疑人担心作案容易被人发现，于是两人就走出小区，待天完全黑下来后，再次进入小区。欧阳某和欧某先是爬上围墙，欧某使用自制的工具撬开阳台上防盗窗的栏杆并留在窗外望风，欧阳某则爬入室内行窃。
欧阳某戴着手套进入屋内翻找，发现并盗走事主藏放在房间内的手表等物品和约28万元现金。两人得手后迅速逃离现场，乘坐出租车到达荔湾区，后又转乘摩托车回到南海平洲，并连夜开车潜逃回湖南老家。盗窃得手的约28万元现金就在车上被两人平分。
据广州日报报道，本案中，有一个地方警方特别提请广大市民注意。赵广军家中采用的是那种空心的不锈钢防盗网，嫌疑人用特制的工具，一下就剪开了，轻易钻进屋内盗窃。广州有很多市民都使用同类防盗网，警方提醒为了防盗安全，可以考虑安装防盗网时加装铁管，或者采取直径超过8MM的钢管。
警方还提醒：一是市民尽量不要在家中存放大额现金;二是晚上外出家中无人时，除了锁好门窗外，最好在确保安全的情况下，在家里亮一盏灯，尽量不要让小偷有可乘之机;三是小区及楼道的防盗门，不要贪图方便长期开着门，出入要关好门;四是家装防盗门窗时，注意挑选正规厂家，符合相关技术规范的产品，防盗网最好安装一些质量较好的栏杆;五是要邻里互助，相互守望。
广州警方称，在开展“打击入屋盗窃”专项行动中，发现一些盗窃嫌疑人在行窃时，喜欢在傍晚时分，选择一些普通的住宅小区的二、三楼作为行窃目标，发现事主家中没有亮灯和没有人时，就会使用其自制的工具撬开防盗网进入室内盗窃。今年1至8月，海珠警方共打掉入室盗窃团伙18个，破获入室盗窃案件同比去年上升19.1%。
