抓捕工作迅速展開，民警們根據胡小軍的籍貫、社會關係，以及他在上海的活動軌跡，進行全面排查，同時調取了酒店周邊、員工宿舍周邊的監控錄影，追蹤胡小軍的行蹤。經過不懈努力，6月16號中午12點45分，民警們獲得了一條重要線索，得知胡小軍出現在金山區山陽鎮的一個網咖內。
得知線索後，偵查小組立即火速趕往山陽鎮，在網咖工作人員的配合下，迅速鎖定了胡小軍的位置。此時的胡小軍正坐在網咖的角落裡，專注地玩著電腦遊戲，絲毫沒有意識到危險的降臨。民警們悄悄靠近，趁其不備，迅速將胡小軍控制住。
面對突然出現的民警，胡小軍先是一愣，隨即神色變得慌張起來，試圖反抗，但很快就被民警們制服。民警們當場將胡小軍的隨身衣物、鞋子等物品扣押，隨後將其帶回金山公安分局刑偵支隊，進行進一步的審訊和調查。
回到刑偵支隊後，民警們立即將胡小軍的隨身衣物和鞋子送往刑偵技術中心，與案發現場的痕跡物證進行再次比對，進一步確認他的作案嫌疑。與此同時，審訊工作也同步展開，民警們耐心細緻地對胡小軍進行審訊，向他宣講法律政策，希望他能夠主動交代自己的犯罪事實。
令人意外的是，胡小軍並沒有過多抵抗，在審訊室裡，他很快就承認了自己在6月15號凌晨翻窗進入艾潤港海鮮大酒店，盜竊財物的事實，但對於殺害陳家順一事，卻矢口否認，堅稱自己沒有殺人，也沒有見過陳家順。
胡小軍向民警交代，6月14號中午，他被老闆娘罰款、辭退後，心裡十分生氣，拿著200元工資離開了酒店，隨後就去了酒店附近的一家網咖，在網咖裡打遊戲、上網，一直玩到6月15號凌晨兩點左右。“我把老闆娘給我的200元工資全都輸光了，心情壞到了極點，這時候，我碰到了兩個之前在酒吧認識的朋友，他們跟我要飲料喝，我說我身上沒錢，買不了飲料。”
胡小軍接著說道：“然後他們就跟我說，你不是在海鮮酒店打工嗎，酒店裡肯定有飲料，你去拿幾瓶過來給我們喝。我當時心情不好，又沒錢，一時糊塗，就答應了他們。我們三個人一起來到了酒店後面的山星公寓98號，我讓那兩個朋友在樓下替我望風，我自己順著二樓平臺的窗戶爬了上去，抓住牆壁上的電話線，慢慢爬進了酒店的一個包房裡，那個包房的名字叫澳門港。”
“爬進包房後，我悄悄地走到一樓的吧檯，撬開了吧檯的抽屜，偷了幾百塊錢現金，然後又跑到二樓的吧檯，偷了一瓶2.5升裝的可樂，之後就趕緊順著窗戶爬了出來，跟那兩個朋友匯合，然後我們就一起離開了，去了別的地方玩，再也沒有回到過酒店。”胡小軍說道，語氣中帶著幾分懊悔，但始終否認自己殺了人。
胡小軍的交代，與現場勘查的部分情況相吻合，他供述的盜竊現金、可樂的數量和位置，都與民警在現場清點的丟失物品一致，而且他供述的爬窗進入酒店的路線，也與刑偵技術人員還原的犯罪軌跡相符。但讓民警們感到疑惑的是，胡小軍只承認自己偷了現金和可樂，卻對丟失的12包中華牌香菸和存放營業款的鐵皮箱隻字未提，無論民警們怎麼詢問，他都堅稱自己沒有偷過這些東西。
“你既然已經承認自己翻窗進入酒店盜竊，為甚麼不承認偷了香菸和鐵皮箱？反正都是盜竊，多一項少一項罪名都差不多，你為甚麼要隱瞞？”民警對胡小軍進行追問。
面對民警的追問，胡小軍顯得十分激動，大聲說道：“我真的沒有偷香菸和鐵皮箱，我進去之後，就只偷了幾百塊錢和一瓶可樂，別的甚麼都沒拿，我也不知道甚麼鐵皮箱和香菸。我承認我盜竊了，我願意接受處罰，但我真的沒有殺人，你們不能冤枉我！”
更讓民警們感到疑惑不解的是，胡小軍始終信誓旦旦地表示，自己爬進酒店後，全程都很小心，沒有發出任何動靜，也沒有去過二樓的值班室，根本就沒有碰到過陳家順，更不可能殺害陳家順。“我進去的時候，酒店裡很安靜，我只在一樓吧檯和二樓吧檯待過，從來沒有上過二樓的值班室，也沒有見過陳叔，我不知道他被人殺害了。”
民警們對胡小軍的供述進行了分析，認為有兩種可能性：一種是胡小軍狡猾狡猾，故意避重就輕，承認盜竊罪行，卻隱瞞殺人罪行，試圖藉此逃避法律的嚴懲；另一種是胡小軍確實只實施了盜竊行為，沒有殺人，殺害陳家順的另有其人，而這個人很可能就是案發現場留下另一種痕跡的人，也就是胡小軍的同案犯，胡小軍之所以隱瞞，是為了包庇同案犯。
但無論是哪種可能性，都需要證據來支撐。民警們沒有輕易相信胡小軍的供述，而是繼續加強對他的審訊，同時等待刑偵技術中心的比對結果，進一步核實他的供述是否真實。
與此同時，刑偵技術人員的比對工作也有了新的進展。經過細緻比對，民警們扣押的胡小軍的隨身衣物和鞋子，與案發現場的一種痕跡完全吻合，進一步證實了胡小軍案發當晚確實進入過酒店，實施了盜竊行為。但讓人感到意外的是，在胡小軍的衣物和鞋子上，沒有發現任何被害人陳家順的血跡，甚至連清洗過的痕跡都沒有，衣物自始至終都沒有被清洗過。
這個發現讓民警們陷入了沉思。根據現場勘查的情況，被害人陳家順被鈍器連續擊打頭部，導致顱腦損傷死亡，現場有大量的噴濺狀血跡，牆壁和屋頂上都佈滿了血跡。如果胡小軍是殺害陳家順的兇手，那麼在作案過程中，他的衣物和鞋子上必然會沾染到被害人的血跡，不可能一滴血跡都沒有，而且他也沒有時間和機會清洗衣物。
這一關鍵證據，直接推翻了之前民警們的推測，證明案發當晚，在被害人陳家順遭到侵害的時候，胡小軍很可能不在犯罪中心現場，也就是不在二樓的值班室，他根本就沒有實施殺人行為。
除此之外，案發現場的另一個細節，也讓民警們對胡小軍的殺人嫌疑產生了懷疑。據民警們勘查，被害人陳家順的兩部手機完好無損地放在值班室的桌子上，沒有被拿走，而胡小軍在6月15號凌晨回到員工宿舍後，卻偷走了同事的手機。
民警們一致認為，如果胡小軍事先就策劃好了盜竊和殺人，那麼他在殺害陳家順後，必然會拿走陳家順的兩部手機，畢竟手機也有一定的價值，而且拿走手機還能銷燬可能存在的證據。但他卻沒有拿走陳家順的手機，反而冒著被同事發現的風險，偷走了同事的手機，這一行為完全不符合常理，也不符合一般盜竊殺人兇手的作案邏輯。
種種疑點表明，胡小軍很可能只是實施了盜竊行為，並沒有殺害陳家順，這起案件背後很可能另有隱情，真正的殺人兇手另有其人。那麼，真正的兇手究竟是誰？案發現場留下的另一種痕跡，又是誰留下的？那個丟失的鐵皮箱和12包中華香菸，又被誰拿走了？