得知陈正平消失后，警方就将陈正平列为重要嫌疑人，进行全城搜捕，通过查询车票购买记录，警方发现陈正平购买了14日晚上十点多的火车票离开南京。
陈正平乘坐的是上海开往洛阳的1659次列车，警方查到信息时，火车已经开到徐州，此时已经是9月15日凌晨两点过，警方联系列车乘警长，发布紧急协助通知：南京汤山特大投毒案犯罪嫌疑人陈正平可能乘坐1659次列车逃逸，请列车工作人员协助抓获，并提供了犯罪嫌疑人的画像、身份证号等重要信息。
接到通知后，列车长立即组织了拉网式排查工作，4点50分，排查小组查到12号硬卧车厢时，看到一名男旅客侧着身子朝里酣然入睡，乘警长崔万鸿轻轻推醒那人，那人转过身，拿出1张南京到郑州的车票，惺忪的睡眼透露出不安。
借着卧铺车厢微弱的灯光，崔万鸿发现眼前的这人正是要查找的陈正平。不等陈正平反应过来，崔万鸿一个虎扑将陈正平扑在铺位上，在其他人员的协助下，将其制服。
之后，简单讯问后，陈正平被交给郑州铁路公安，随后被移交给南京警方。
03
刚开始，陈正平拒不承认是他投毒，但是警方从他的衣服口袋里，检测到了毒鼠强的残余，经过一天一夜的突击审问，陈正平最终承认了自己的罪行。
他交待了作案经过：8月23日，他购买了毒鼠强药剂12支，粉剂50克。9月13日晚上11点过，他潜入陈宗武的店，将毒鼠强投到白糖、油酥等原材料里。
第二天一早，陈宗武使用掺有毒药的原料，制成了烧饼、麻团、油条等，周围工地的农民工和学校的学生都喜欢在陈宗武家买早餐，陈正平的恶行，最终导致300多人中毒，42人死亡。
当警察问陈正平为何要这样做？陈正平回答：就是看不得陈宗武生意太好了，嫉妒他，再加上之前打牌发生了一些口角，所以想给他制造点麻烦。
谁也没想到，就因为个人的嫉妒心，陈正平居然生出这样歹毒的念头，完全不顾那些买早餐的工人和学生吃了会怎么样，即使被抓捕归案，陈正平也没有一点悔恨的样子。
9月30日，陈正平被依法判处死刑。他当庭表示要上诉，似乎认为自己害得40多人死亡，300多人中毒，还罪不至死……
二审经过审理认为：一审判决认定事实清楚、证据充分，定罪准确，量刑适当，审判程序合法。裁定驳回被告人陈正平上诉，维持原判。
10月14日，陈正平被执行死刑。
陈正平恶有恶报，死不足惜，但是对于那些失去亲人的家属来说，对于那些因为中毒留下后遗症的人来说，当年的伤害一直都在。
有亲历者回忆，如今想起当时的场景，仍觉胆寒，一路上全部都是神情恍惚的家长和口吐白沫不停颤抖的中毒者，大部分都是孩子，医院里的儿童病房，很多孩子躺在地上，他们拼命地挠自己，伴着类似癫痫的症状，口吐鲜血和白沫。
熟悉的同学里也有人中毒，有人救了回来，但落下了残疾和智力问题，还有几个同学，永远停留了当时的年纪。
最严重的作厂中学，曾是当地有名的高中，出过好几个中科院少年班的天才人物，发生这件事情后，学校直接就没了。
很难想象，造成这一切的，只是因为一个人的嫉妒心，陈正武的行为，刷新了我们对人性之恶的认知，他的自私和无知，害了那么多无辜的人，最终也害了自己。
