案件现场分为三个主要区域。邹某最初遭遇袭击的地点距离其住所较近，这是第一现场。随后，犯罪分子将邹某带至第二现场进行侵害。最后，邹某被抛弃在第三现场。这三个地点之间相距约160米。在调查过程中，警方发现了两种不同尺寸的鞋印，分别为28.5厘米和27厘米，同时还采集到了B型和AB型两种血样。除此之外，现场未发现其他有价值的线索。
2月14日早上，邹某的情绪逐渐平稳，医生确认她可以接受问询。为了避免对她造成额外压力，南关分局安排了一名女警负责与她沟通。尽管邹某经历了严重的心理冲击，但她凭借坚强的意志，努力回忆自己的遭遇。经过六次间断的对话，案件的大致经过被逐步还原。
晚上7点半，邹某和苗某广在离家不远的街边闲聊，突然出现两名男子。其中一人掏出电工刀，另一人直接对苗某广拳打脚踢，将他赶跑。接着，两人强行将邹某拖到东四道街的一个死胡同深处，对她实施了轮流侵犯。邹某拼命挣扎，但遭到两人持续的殴打和踢踹。其中一名歹徒用电工刀在她的脸、胸口、左大腿和双手上划了多刀。随后，他们搜了她的口袋，拿走了里面的2元钱。两人一左一右架着邹某往胡同口走，听到有人喊“干什么”后，歹徒将她扔在胡同口，又踢了她头部三脚，随后逃离现场。
邹某进一步描述了嫌疑人的特征：两人身上散发出浓烈的酒精味，均身着黑色厚棉外套，头戴黄色便帽，腰间系着皮制腰带。其中一人身材高大，另一人较为矮小。在逃离现场时，矮个子向高个子急切地喊道："小六子，赶紧撤！"
经过仔细分析现场采集的两种鞋印，技术人员得出明确结论：其中28.5厘米长的鞋印是天津橡胶厂制造的"双钱"牌加绒皮鞋所留；另一枚27厘米长的鞋印则来自一种名为"北京棉"的棉鞋，这种鞋采用白色塑料底，前后都加装了防滑掌。
宫某琴是长春市冰果厂的夜班工人，事发当晚她正赶去上班，恰好经过第三现场，直接撞见了那个高个歹徒。她当时大声质问：“干什么？”据她回忆，歹徒身高大约1米75，披着一件敞开的黑色大衣，手里攥着一顶帽子，走路摇摇晃晃，像是喝了不少酒。
张某文回忆，那晚他从解放电影院出来往家赶，走到第三现场时，注意到一个高个子男人。这人左手握着一把电工刀，右手抓了块砖头，正慢悠悠地朝西四道街方向走去，并没有跑动。
根据邹某的陈述和现场目击者的反馈，调查小组勾勒出了两名犯罪嫌疑人的外貌特征。
嫌疑人，绰号“小六子”，大约23至24岁，身高约1.75米，面部特征为长脸、尖下巴和大眼睛。他身着黑色棉大衣，头戴单帽，腰间系有皮盒，脚穿天津制造的“双钱”牌黑色胶底高腰棉内衬皮鞋。行走时呈现罗圈腿的步态，且手部有受伤痕迹。
这名犯罪嫌疑人年纪大约21到22岁，身高1米68上下，体型偏胖，面部较圆。他上身穿了一件蓝色的涤卡材质外套，脚上则踩着一双白色塑料底的北京棉鞋。
两名犯罪嫌疑人对此区域相当了解，很可能与当地居民存在某种关联，并且此前曾有过违法记录。
3月2日下午，潘有和李世常前往宽城区医院进行调查。在院党委的协助下，他们找到了曾为王某开具病假条的医生刘某升。刘某升回忆说，2月13日晚，他处理了一名右手虎口被刀割伤的患者，伤口缝了五针。患者自称在送女友回家途中，因有人抢他的帽子而被刀刺伤。然而，病历上登记的患者姓名是常久才，工作单位为市货运三公司，住在长江路附近。
刘大夫提到，那人来的时候穿着一件黑色的棉大衣，头上戴着黄色的单帽，衣服和帽子上都有血迹。
通过后续交流了解到，常久近期频繁与一名叫姜开基的年轻无业人员来往。据刘起透露，姜开基现年22岁，原为德惠县杨树公社羊草大队的插队知青，后来擅自离开农村回到家中，由于没有户口，至今未能找到工作。常久最近常穿着"双钱"牌高筒棉鞋，腰间挂着一个小皮盒。
潘有和李世常经过深入调查，确认常久才和姜开基有重大作案嫌疑。随后，他们对常久才的父亲和二哥进行了细致的思想工作，最终说服常父以大局为重，主动上交了常久才使用的皮盒和黑色大衣。潘有和李世常将这两件物品带回警局进行进一步检查。
技术部门对这件大衣进行了详细检测，尽管已经用水清洗过，但依然发现了血迹残留。经过化验，这些血迹与邹某的血型吻合。3月2日晚，刘起向潘有和李世常通报，常久才和姜开基已经回到家中。专案组迅速行动，派遣一队刑警前往常久才家。在常父的劝说下，常久才同意自首。随后，侦查员在常久才的指引下前往姜开基家，成功将其抓捕。同时，在姜开基的枕头下搜出了一把天津制造的电工刀。
经过彻夜审问，常久才和姜开基承认了他们在2月13日晚上对邹某进行了流氓行为和人身伤害。两人对当晚的犯罪事实没有隐瞒，详细交代了他们的所作所为。审讯过程中，他们对自己的违法行为供认不讳，承认了对邹某的不法侵害。整个审讯过程进展顺利，两人均如实供述了犯罪经过。警方通过连夜审讯，掌握了案件的基本事实和细节。常久才和姜开基的供述为案件的进一步调查提供了重要线索。
