Специалисты исследовали содержимое желудка убитого и установили, что смерть наступила вечером, за два дня до обнаружения трупа. Следователь попытался выяснить, кто был у иеромонаха в тот злополучный вечер, но из этого ничего не получилось. Убийцей мог оказаться послушник как лавры, так и любого другого монастыря. Они временно жили в лавре, никого не ставя об этом в известность. Уйти же из нее можно было в любое время дня и ночи — стоило перелезть через ограду.
Многие следы на месте происшествия представлялись следователю неразрешимой загадкой. Так, у входа в келью стоял стол, а на нем медный подсвечник — глубокая чашка, в центре которой было возвышение с гнездом для свечи. Чашку почти до краев заполняла загустевшая кровь, однако брызг и пятен ее вокруг не было.
Мысленно возвращаясь к каждой детали места убийства, следователь все никак не мог решить, с чего же начать поиск преступника. Когда он наконец взялся за составление протокола осмотра места происшествия, приехал начальник Петербургской сыскной полиции И.Д. Путилин. Он обошел келью, осмотрел все предметы и следы, труп, а потом уведомил следователя, что сейчас пошлет своих агентов по пригородным железным дорогам: убийца пропивает золото на какой-нибудь станции, в трактире.
— Но как агенты его узнают? — изумился следователь.
— Очень просто. Он ранен в кисть правой руки, — уверенно ответил Путилин.
— Я и сам так подумал, судя по кровавым следам на рясе.
— Правильно! А подсвечник? Кровь натекла в него не брызгами, а ровной струйкой.
— Ну и что? Почему она должна быть из раны именно на правой руке?
— Подойдите к комоду, — пригласил сыщик. — Убийца искал ценности среди белья. В правой стороне ящика он перебирал полотенца. Они накрахмалены и сложены стопкой. Преступник переворачивал каждое. И на всех полотенцах снизу — пятно крови. Если этот человек не левша — он ранен в кисть правой руки. В противном случае кровяные пятна были бы сверху.
В тот же день убийцу, бывшего служителя лавры Ивана Михайлова, задержали в трактире на станции Окуловка. У него была замотана тряпкой кисть правой руки. Когда сняли тряпку, обнаружили на ладони подсохшую рану. На нижнем белье арестованного были заметны кровяные пятна, одет он был в пальто иеромонаха. С трактирщиком Михайлов расплачивался золотом.
Задержанный сознался в убийстве отца Иллариона с целью ограбления, и был осужден, но вскоре оказался в психиатрической лечебнице. Ему все время мерещился окровавленный иеромонах, который проклинал его, предрекая вечные адские муки.