หลังฐานจากภาพในกล้องวงจรปิด ที่ถูกบันทึกไว้ขณะคนร้ายลงมือก่อเหตุ ยิงอดีตภรรยาในคลิยิดกเสริมความงามในห้างกลางเมือง ย่านอนุสาวรีย์ชัยสมรภูมิ และภาพจากกล้องมุมอื่นๆบันทึกใบหน้าคนร้ายเอาไว้ได้ ทำให้ตำรวจสืบทราบว่า คนร้ายเป็นใครในระยะเวลาไม่นาน ก่อนจะติดตามจับกุมได้ หลังคนร้ายก่อเหตุ เพียง กว่า 10 ชั่วโมง
รายงานการสืบสวนของตำรวจ ระบุว่า เบาะแสสำคัญ พยานบุคคลที่เป็นเพื่อนกับนางสาวปิยานุช ฉัตรไทย ผู้เสียชีวิต ที่ให้ข้อมูลว่า ผู้ก่อเหตุคือนายดนุสรณ์ นุ่มเจริญ อดีตสามีของนางสาวปิยานุชเพราะก่อนหน้านี้ นายดนุสรณ์มาพบผู้ตายบ่อยครั้ง จนรู้ว่านายดนุสรณ์พักอยู่ที่ใด
ประเด็น มีข้อมูลว่าผู้ต้องหาไปหาผู้ตายบ่อยๆ แต่ไม่มีข้อมูลทำร้ายร่างกาย
ข้อมูลการสืบสวน ของตำรวจ ยังระบุด้วยว่า ในวันเกิดเหตุ พยานซึ่งเป็นเจ้าของห้องพักของนายดนุสรณ์ ในซอยหมอเหล็ง เห็นว่านายดนุสรณ์ ออกจากห้องไปส่งแฟนใหม่ ตามปกติในช่วงสาย และกลับมาที่ห้องพัก จนในช่วงบ่าย มีพัสดุ มาส่งให้กับนายดนุสรณ์ ก่อนที่เขาจะแต่งตัว ออกจากห้องพักไปในช่วง เวลาใกล้เคียงกับก่อนเกิดเหตุ
ในเวลา ประมาณ 15 นาฬิกา 20 นาที คนร้ายลงมือในคลินิกที่ทำงานของผู้ตาย ย่านอนุสาวรีย์ชัยสมรภูมิ เป็นเหตุให้มีผู้เสียชีวิต 1 คน คือนางสาวปิยานุช ซึ่งเป็นอดีตภรรยา และมีผู้ได้รับบาดเจ็บอีก1 คนคือ เพื่อนร่วมงานของนางสาวปิยานุช
หลังลงมือ นายดนุสรณ์ ขับรถจักรยานยนตร์ กลับไปที่ห้องพักในซอยหมอเหล็ง ซึ่งอยู่ไม่ไกล กับอนุสาวรีย์ชชัยสมรภูมิ โดยเขาเปลี่ยนเสื้อผ้า เก็บข้าวของบางส่วน และขับรถยนต์หนีไป ทันที
ตำรวจพบว่า คนร้ายมุ่งหน้า ไปบนถนนพระรามที่2 และมีข้อมูลที่น่าเชื่อถือ ยืนยันว่าคนร้ายมุ่งหน้าไปบ้านพักของพ่อ ในตำบลห้วยแม่เพรียง จังหวัดเพชรบุรี ที่หากขับรถยนต์บนถนนสายหลัก จะใช้เวลาประมาณ 4 ชั่วโมง คนร้ายถึงบ้านพักในช่วงกลางดึก ระหว่างนั้น ตำรวจพยายามให้แม่ของนายดนุสรณ์ โทรศัพท์หาลูกชายเพื่อเกลี้ยกล่อมให้มอบตัว แต่ไม่เป็นผล ในที่สุด ตัวรวจจึงใช้กำลังคุมตัวนายดนุสรณ์ในเวลา ประมาณ นาฬิกา เช้ามืดของวันนี้
ระทึก! ยิงกลางห้างอนุสาวรีย์ เสียชีวิต 1 ราย