Poco antes de las 10:00, un ciudadano informó a los investigadores que Martínez Sosa se encontraba oculto entre unos matorrales en la orilla del río Paraguay en la zona de Ypané, en espera de una canoa en la que pretendía cruzar hacia la Argentina para escapar. Efectivos del departamento de Investigaciones del área Central rodearon la zona y hasta solicitaron un helicóptero para buscar al presunto homicida.
Sin embargo, gracias a los mismos lugareños, Serafín Manuel Martínez Sosa fue rápidamente ubicado y detenido en la ribera. Aunque en un principio intentó oponer resistencia, al verse acorralado se dio por apresado. Luego, el sospechoso entregó la pistola 9 mm que robó del oficial primero Darío Bernardino Agüero Fernández (31) y con la cual terminó matando al uniformado, quien prestaba servicios en la Comisaría 20ª Central de J. Augusto Saldívar.
El detenido confesó el crimen y alegó que los disparos se produjeron accidentalmente mientras forcejeaba con el oficial.
En la madrugada del miércoles último, un comerciante de la compañía Toledo Cañada de J. Augusto Saldívar denunció el robo de dos máquinas tragamonedas de su local. Cuando el oficial Agüero y otros agentes llegaron al lugar, la misma víctima y vecinos dieron la descripción de los ladrones y el auto en el que se movilizaban.
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Unas horas después, los agentes localizaron en un inquilinato, pero del barrio Mbocayaty de la misma ciudad, a los dos sospechosos junto con el automóvil, por lo que bajaron y arrestaron a uno de ellos: Germán Cazuin Romero (32). Sin embargo, su cómplice Serafín Manuel Martínez Sosa corrió hacia una zona oscura. El oficial primero lo persiguió, pero a unos 200 metros el maleante aprovechó la oscuridad para abalanzarse sobre el uniformado y despojarlo de su arma, con la cual lo mató y luego escapó del sitio.