Dưới sự chỉ đạo quyết liệt của Giám đốc, Thủ trưởng cơ quan CSĐT Công an tỉnh Thanh Hóa và lãnh đạo Tổng cục VIII (Bộ công an), sau hơn 2 ngày xảy ra vụ án, ngày 29/4/2014 các lực lượng chức năng đã điều tra, khám phá nhanh và ra lệnh bắt khẩn cấp 3 đối tượng: Cao Hoàng Long, sinh năm 1993 ở số nhà 04 phố Phan Bội Châu, phường Tân Sơn, Thành phố Thanh Hóa; Đỗ Thành Lâm, sinh năm 1996 ở xã Vạn Thiện và Lê Văn Long, sinh năm 1989 ở Minh Thọ, huyện Nông Cống là thủ phạm gây ra vụ trộm cắp vũ khí quân dụng tại Trại giam Thanh Phong, Tổng cục VIII (Bộ công an) vào rạng sáng ngày 26/4/2014.
Trước đó vào khoảng 5h30 ngày 26-4, tại phân trại số 1, Trại giam Thanh Phong kẻ gian cắt khóa vào kho quản lý súng đạn của đơn vị này lấy đi sau khẩu súng cùng sáu hộp tiếp đạn. Ngay sau khi nhận được tin báo, Giám đốc Công an tỉnh Thanh Hóa xác định đây là vụ án có tính chất đặc biệt nghiêm trọng nên đã cử các cán bộ điều tra tinh nhuệ có nhiều kinh nghiệm về điều tra trộm cắp vào cuộc.
Đây là vụ trộm vũ khí quân dụng có tính chất đặc biệt nghiêm trọng xảy ra trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa. Chiến công phá án trong thời gian rất ngắn của công an tỉnh Thanh Hóa nhận được sự khen ngợi từ nhiều cơ quan ban ngành và dư luận cả nước. Ban lãnh đạo công an tỉnh và một số đơn vị đã thưởng nóng cho tập thể, cá nhân tham gia phá vụ án nghiêm trọng trên.