Sau khi tiếp nhận tin báo, mặc dù thông tin do người bị mất tài sản rất hạn chế, không có thông tin về đối tượng nghi vấn, không xác định thời gian mất trộm lúc nào. Tuy nhiên với tinh thần đấu tranh với tội phạm đến cùng, với mục tiêu cao nhất là phải thu hồi được tài sản trả lại cho người người dân, giữ gìn an ninh, trật tự trên địa bàn xã. Ban Chỉ huy Công an xã Phan Rí Cửa đã huy động lực lượng, triển khai đồng bộ nhiều biện pháp nghiệp vụ, trong đó chú trọng công tác vận động quần chúng tham gia tố giác tội phạm. Qua phong trào toàn dân bảo vệ an ninh Tổ quốc, Công an xã đã tiếp nhận nguồn tin có giá trị từ người dân trên địa bàn, qua đó xác định đối tượng nghi vấn là Nguyễn Văn Tâm (SN 1994) thường trú tại khu phố Phú Thủy, xã Phan Rí Cửa, tỉnh Lâm Đồng, Tâm là đối tượng nghiện ma túy, từng xuất hiện gần khu vực trước thời điểm xảy ra vụ trộm.

Từ nguồn tin quần chúng Nhân dân cung cấp, Công an xã Phan Rí Cửa tập trung truy xét đối tượng Nguyễn Văn Tâm. Nhận định Tâm sau khi trộm xe nhiều khả năng mang đi tiêu thụ lấy tiền mua ma túy sử dụng, Ban Chỉ huy Công an xã đã khẩn trương triển khai lực lượng phối hợp Công an xã Bắc Bình xác minh, truy tìm. Đến 20h00 cùng ngày, lực lượng Công an phát hiện Tâm đang lẩn trốn tại khu vực xã Bắc Bình nên đã tổ chức vây bắt và đưa về trụ sở làm việc.

Kiểm tra trên người Tâm, lực lượng Công an thu giữ 01 gói ma túy đá. Tại cơ quan Công an, Tâm khai đã mua ma túy tại thôn Bình Thủy, xã Bắc Bình để sử dụng; đồng thời thừa nhận là thủ phạm thực hiện vụ trộm cắp xe mô tô của chị Dung và đã bán cho một người tên Đen với giá 01 triệu đồng. Ngay sau đó, Công an xã Phan Rí Cửa phối hợp Công an xã Bắc Bình thu hồi chiếc xe mô tô trên và trả lại cho bị hại.