经反复大量的调查、侦查，专案组最终锁定犯罪嫌疑人马正刚。经采取多种侦查措施，进一步工作查明，1996年，马正刚因家庭琐事持刀将其堂哥杀死，被判处无期徒刑，2002年获减刑，于2013年刑满释放。
出狱后，马正刚与其母在辽宁省瓦房店市生活，长期无固定职业;经济拮据，靠母亲卖菜为生;性格孤僻，多次流露出厌世轻生念头;好逸恶劳，四处游荡，早有抢劫作案动机。2月9日，马正刚乘火车到哈尔滨市，2月10日入住哈尔滨市某招待所，2月12日入住方正县某招待所，伺机实施抢劫作案未果。
2月14日马正刚窜至佳木斯市，当晚潜入案发区域寻机作案。现场勘查、模拟试验和痕迹物证显示，马正刚进入被害人家后，捆绑被害人、翻动物品，先后杀死5名被害人并抢劫财物，作案后于15日凌晨逃离佳木斯市，后返回辽宁省瓦房店市隐藏。作案后自觉罪行败露，2月28日在瓦房店市一酒店服农药后跳楼自杀。
3月10日晚，经DNA比对结果显示，马正刚DNA与现场提取犯罪嫌疑人DNA认定同一，有确凿的作案证据、作案因素条件、作案时空条件和现场痕迹物证，案件告破。
