依靠群众48小时破案
在查清死者的身份后，办案人员确定了两个侦查方向，一是仇杀，二是情杀。柳海平的前夫首先被确定为怀疑对象，但在其家中专家并未发现炸药的痕迹，经单位领导确认，其前夫也没有作案时间。在他同意的情况下，经测谎，也排除了他作案的可能。另外死者亲属反映，此案可能与济南市人大主任段义和有关，但没有直接证据。
7月10日中午，现场走访群众的办案人员反映，有人看见爆炸发生后，一个可疑的人钻进一辆警车后迅速离开现场。10日晚，办案人员对陈志所使用的警车进行了微量物证检验，以便与爆炸现场残留的微量物证进行比对。经检验，陈志有重大嫌疑，必须立即传唤。
但做贼心虚的陈志，7月11日一上班听说公安部门对警车进行了检验，就请假走了，打电话也关机。此时办案人员将陈志作案后砸毁并丢弃在垃圾桶里的遥控器和手机找到，经过检验和复原，更确定了陈志作案的可能。办案组决定抓捕陈志。而陈志这时已经到青岛，购买了7月12日飞往香港的机票。11日当晚，侦查人员将陈志从青岛抓捕归案，从爆炸案发到主嫌落网，只用了48小时。
另一路办案人员从死者的家中发现了一张死者与一个男人很亲密的照片，有人认出，照片上的男人是段书记(段义和曾担任济南市委副书记多年)。另外，死者手机内信息显示，死者与段义和有过长时间的电话和短信联系，但仅凭这些还不能认定段义和有作案嫌疑。
7月12日上午，正当段义和主持召开济南市小清河治理工作现场会时，在强有力的证据面前，陈志供出了爆炸案的背后主谋是段义和，帮凶是陈常兵，目的是杀人灭口。
办案人员又经过一定的外围调查，确定段义和就是爆炸案的主谋，是指使者。7月13日(周五)下午，段在其办公室内被有关部门带走。7月16日(周一)，山东省委对外宣布，段义和被“双开”，同时依法罢免了段义和的全国、省、市三级人大代表资格，并因涉嫌爆炸罪被检察机关批准逮捕。
段义和被带走后仅两小时，便书面承认自己涉嫌爆炸罪。另外，段义和在坦白了爆炸杀人后，还主动交代了有关部门并没有掌握的受贿犯罪，并把向他行贿的人员列出了一个详细名单。根据段义和的交代，山东省检察院反贪局很快就查清了他的受贿犯罪事实，其中涉及三名在职的厅级官员多次向段义和行贿。
8月6日上午8：30，淄博市中级法院在张店区法院第二审判庭公开审理了段义和、陈志、陈常兵爆炸杀人案，并作出了如本文开头所述的判决。一审宣判后，被告人段义和、陈志、陈常兵均表示不服，当庭提出上诉。
在段义和的老家，今年76岁的段方贵听说段义和出事的消息后，嘴里蹦出四个字：贪污，女人。
这是一位对段义和有恩的老人。“我在李营村当了40年党支部书记，段义和上学的时候很苦，他父亲有病，家里孩子又多(兄妹5人)。到齐河上高中时，没有钱吃饭，每次回家，我都给他一大包地瓜干让他背到学校当饭吃；到西安上大学的时候，背一床破被子和一包地瓜干就上路了。”
按照段姓辈分，段义和管段方贵叫爷爷。每次爷孙俩见面的时候，爷爷总要叮咛孙子两句话：不能贪污，不要有作风问题。“最后一次见他是去年春节，他对我说，有白头发了，我再次嘱咐他，要正儿八经干工作，争取一个好晚年。”说到这儿，这位淳朴的老人流泪了。
