其次，专案组对布控方案进行了优化。之前的卡点主要设置在交通要道，虽然能控制案犯的进出城路线，但对市区内的作案区域覆盖不足。此次调整后，专案组将更多警力投入到市区北半部的平房区，在每个居民区的出入口都设置了临时卡点，对夜间出入的人员进行严格排查。同时，加强了对中小旅店、出租屋等重点场所的清查力度，民警们采取“突袭式”清查的方式，在凌晨时分对重点区域的旅店和出租屋进行逐一检查，防止案犯提前躲避。
一系列调整措施很快就收到了效果。2003年10月28日凌晨2时32分，专案组指挥中心接到报警电话，报警人是重点区域内一家小卖店的店主，称有一名男子正在撬他的店门，被他发现后吓跑了。店主描述，该男子身高约1米72，操外地口音，穿着灰色夹克衫，骑一辆28型自行车，与案犯的特征和模拟画像高度吻合。“终于等到他了！”指挥中心民警兴奋地喊道，立即按照预案下达指令：所有卡点立即进入一级戒备状态，严防案犯逃离；21个流动搜寻组迅速向案发区域集结，展开拉网式搜索。
凌晨3时许，专案组成员张哲和刑警张安鹏在繁荣路徐网子交通港东100米处巡逻时，发现一名骑28型自行车的男子正沿路边缓慢行驶。该男子穿着灰色夹克衫，车把上挂着一个老式的棕色皮包，其身高、体型和面部特征与模拟画像极为相似。“就是他！”张哲低声对张安鹏说，两人交换了一个眼神，悄悄从两侧包抄过去。当靠近男子时，张哲大喝一声：“警察！不许动！”男子一惊，想要弃车逃跑，张安鹏迅速上前，一把抓住他的胳膊，将其按倒在地。此时，附近排塔分局的民警也赶到支援，将男子当场控制。
民警在男子身上进行搜查，发现了一把弹簧刀；打开他随身携带的棕色皮包，里面有一把菜刀、一把装着2号电池的小手电、八节五号电池、五个手电灯泡、一瓶矿泉水和若干现金。这些物品与案犯在多起案件中使用的工具完全一致。男子身上携带的身份证显示，其姓名为刘强，男，汉族，1964年9月26日生，籍贯为内蒙古扎鲁特旗黄花山镇。
为了确认身份，专案组立即将刘强的指纹和生物检材送往技术部门进行比对，结果显示：刘强的右手环指指纹与2003年11月4日案件现场提取的指纹一致，右手食指指纹与2001年12月25日案件现场的指纹一致，DNA检验结果也与2003年8月21日案件现场提取的生物检材完全匹配。铁证如山，刘强就是这起横跨三省的系列抢劫强奸案的真凶！
在现场突审中，刘强交代，他在北园村一家农户墙外的玉米杆中藏匿了部分赃物。专案组立即派人前往提取，发现里面有几件女性衣物和一些生活用品，经过被害人辨认，正是之前被抢走的物品。巧合的是，破案当天，公安部正在北京组织召开系列案件第二次侦查工作会议，当刘强落网的喜讯传到会场时，全体与会人员都激动地鼓掌欢呼。公安部副部长罗锋当即代表公安部对案件的破获表示热烈祝贺，向辽阳警方和全体参战民警表示亲切慰问。
经过审讯，刘强对自己的犯罪事实供认不讳。据其交代，自1999年以来，他先后在辽宁省辽阳市、阜新市、葫芦岛市，内蒙古自治区通辽市，吉林省四平市等四个地区疯狂作案105起，其中在辽阳作案11起，涉案金额达数万元。这些案件中，有80余起包含强奸情节，受害者中既有未成年少女，也有年迈的老人，其犯罪行为令人发指。随着审讯的深入，刘强的犯罪历程和反侦查手段也逐渐浮出水面，让专案组民警既感到震惊，也对之前的侦查工作进行了深刻反思。
刘强的反侦查能力远超专案组的预期。之前，专案组根据案犯的生活习性，判断其经济条件差，会选择中小旅店落脚，但实际上，刘强十分狡猾，且有过高消费经历。他认为中小旅店经常有警察检查，出入不方便，反而大宾馆的检查相对宽松，因此很少住小旅店，大多选择在市区的中档宾馆住宿。
为了隐藏身份，他通过非法渠道获取了一张名为“黄维民”的身份证，该身份证显示持有人为60岁，刘强每次住宿时都使用这张身份证登记，并且与“黄维民”两人同住一间房，这样即使遇到公安机关清查，也不会引起怀疑，谁也不会想到，一个60岁老人的同伴会是连环作案的凶徒。
在出行和作案方面，刘强也有一套严密的伪装手段。他每次来辽阳作案，都不会在火车站或汽车站的终点站上下车，而是选择在中途站点下车，然后步行或骑自行车前往作案区域。作案前，他会在隐蔽的地方更换衣物和鞋子，将作案时穿的深色衣服换成平时穿的浅色衣服，作案后再换回来，以此躲避民警的排查。此外，他还会故意在作案时喝酒，制造自己“酒后乱性”的假象，实际上他的头脑一直很清醒，每一个作案步骤都经过了精心策划。
专案组还发现了之前侦查工作中的一些不足。比如，基层民警在蹲守时的隐蔽性不强，容易被案犯察觉。据刘强交代，在他被抓获的前一天晚上，他从沈阳来到辽阳寻找作案目标，当走到一个路口时，发现停着一辆贴着太阳膜的轿车，车旁边的人穿着整齐，看起来很像便衣警察，他立刻意识到有布控，于是放弃作案，连夜返回了沈阳。还有一次，在11月4日作案后，民警在重点区域蹲守了将近一个月，由于极度疲劳，部分民警出现了厌战情绪，卡点防守变得松懈，刘强在10月28日作案前，曾将换下的作案衣物藏在一家农户的柴火堆里，而当时负责蹲守该区域的民警竟然没有发现。
另外，专案组之前对案犯落脚点的判断存在偏差。由于刘强在作案时表现出对平房区的熟悉，专案组认为他在辽阳的临时落脚点应该在平房区附近的中小旅店或出租屋，但实际上，刘强每次来辽阳作案都住在市区的中档宾馆，而且经常更换住宿地点，这使得之前针对中小旅店的大规模排查一无所获。同时，刘强在通辽和阜新确实有固定的落脚点和社会关系，他的亲属和朋友知道他有小偷小摸的行为，但不知道他犯下了如此严重的罪行，还经常为他提供食宿和掩护，这也是他能在非典期间频繁作案而不被发现的重要原因。
尽管侦查过程中存在一些不足，但辽阳警方最终凭借着坚定的决心和不懈的努力，成功将刘强抓获归案，终结了这场持续三年的罪恶。2004年，刘强因犯抢劫罪、强奸罪、盗窃罪等多项罪名，被辽宁省高级人民法院判处死刑，剥夺政治权利终身，并处没收个人全部财产。当判决结果公布时，三省交界地区的百姓无不拍手称快，那些曾经遭受侵害的家庭，终于得到了迟来的正义。