11下午2點半左右，家住汶上縣康益鎮劉莊村的徐騎著電動車行駛到附近的南北高速公路上。突然，壹輛銀灰色面包車在徐的車前幾米處停下，車上下來兩名男子，搶走女嬰，快速向南行駛。
接警後，康益派出所立即組織警力趕赴現場。汶上刑警大隊的民警分成三組，兩組分別前往梁山和濟寧追捕，壹組在案發現場附近的鄉鎮巡邏，並通過濟寧市公安局指揮中心向周邊縣市區發送協查通報。
當日16時許，前往涼山的民警在涼山縣漢來鄉郭樓橋北追到時，發現壹輛銀灰色面包車停在東鄉村公路上。當警察正要停下來檢查汽車時，面包車突然掉頭，沿季良公路向集寧方向逃跑。帶隊的王副局長決定立即帶領民警追趕，並聯系附近的長溝和派出所對前方車輛進行攔截。行駛至季良公路汶上縣王楠段時，嫌疑人發現前方有車輛，車上兩人立即棄車逃往麥田。民警追上後，將參與偷孩子的犯罪嫌疑人張某、聯系買主的李某抓獲，並在面包車內解救被搶女嬰，從車上搜出已上膛的自制手槍壹支。此時，距離孩子被帶走正好兩個小時。
隨後，警方根據線索，於當晚7時許在濟寧將另壹名參與偷孩子的犯罪嫌疑人抓獲。經過審訊，民警還了解到，嫌疑人作案使用的車輛是剛從江蘇某醫院偷來的。