經過訪查被害人及附近民眾及調閱監視畫面後得知嫌犯特徵大约身高180公分，體重90-100公斤，身著白底橫細條紋上衣、深色牛仔褲，頭戴半罩式安全帽，戴黑色口罩，右手戴黑色手套，左手戴黑色防滑手套，斜背米黃色包包，左手持玩具手槍，右手持4磅重鐵鎚。經調閱數百支監視器鏡頭，過濾出可能涉案之車輛為白色日產休旅車，車號0302-hx自小客貨車，經查該車於7月11日20-22時許至頭份鎮中正路銀樓及民族路東海銀樓等處所停留觀察，車主蔡姓男子身材容貌與歹徒騎乘機車逃逸時之容貌相似度極高，蔡男於7月15日下午搭機出境至香港，出境畫面蔡嫌右手與左腳均包紮紗布，犯罪嫌疑重大，隨後報請苗栗地方法院檢署檢察官林俊杰指揮偵辦。
經過專案小組積極查緝後得知33歲之蔡嫌將搭乘103年7月28日23時55分中華航空班機返台情資，檢察官林俊杰見事機成熟於103年7月28日晚間指揮頭份分局、縣警局刑警大隊、刑事局中部打擊犯罪中心6大隊偵3隊等員警前往機場守候，於29日凌晨0時26分在蔡嫌抵達機場後逮人，當場查獲變賣金飾剩餘贓款港幣10萬9仠1佰元，隨後將蔡嫌帶回分局偵辦，並在其行李查扣作案穿著之拖鞋、變裝之短褲，又台中市租屋處查扣變裝穿著之美國NBA奈許愛迪達10號球衣等証物。
蔡嫌經訊問後坦承因經商不順缺錢故鋌而走險犯下強盜銀樓案，全案依竊盜與強盜罪嫌移送臺灣苗栗地方法院檢察署偵辦。