Достаточно быстро полицейский дознаватель установил, что ночным сторожем в меховом магазине работал некий Илья Кодыма, из обедневших мещан, тридцати пяти лет. Однако в опиумных притонах, равно как и в лавках, торгующих недорогим спиртным, его не видели. По описанию Кодыма был мужчиной щуплым, невысокого роста — двух аршин и шести вершков, то есть примерно 170 см, глаза карие.
Следить за таким господином было непросто, и полиция избрала метод «ловли на живца», при этом сами господа полицейские оставались в засаде неподалеку от места, где фланировал по улочке очередной «живец». Кроме того, за проститутками была установлена слежка. Применялся также агентурный поиск — в «малины» отправлялись платные полицейские агенты.
Но дело сдвинулось с места, только когда жертвой пала не проститутка, а содержательница борделя А. Дама наняла извозчика, чтобы ночью съездить к клиенту. Экипаж ожидал заказчицу, но так и не дождался. Ее вскрытое тело нашли утром в глухом переулке рядом с тем местом, где ее ждал терпеливый извозчик. Убийца спрятал труп под кучей мусора. Когда следователь осматривал тело, он сразу отметил характерный почерк расчленителя: так убивал только неведомый Одинокий Волк.
У большинства жертв были связаны за спиной руки, а во рту всегда находили тряпичный кляп. Все убийства были совершены остро заточенным предметом.
Полиция установила, что и в ночь, когда была убита А., сторож Кодыма также отлучался из магазина. Теперь уже за ним нельзя было не следить, и неподалеку от магазина в разных дворах появились сразу несколько новых дворников — это были переодетые полицейские. Прошло несколько дней, и наступило полнолуние. Примерно в два часа ночи дверь мехового магазина тихо открылась, ночной сторож осторожно вышел на пустую, скверно освещенную улицу, повернул в сторону порта и дошел до печально известного квартала Канава. Он не прошел и половины улицы, как в подворотню его поманила привлекательная проститутка. Она обернулась к будущему клиенту и… получила удар по голове. От удара девушка потеряла сознание. Но едва Потрошитель достал нож, как в подворотню ворвались жандармы. Пятилетняя эпопея поисков неведомого Одинокого Волка наконец завершилась.
При задержании у убийцы изъяли молоток, завернутый в плотную ткань, несколько пеньковых веревок и сорокасантиметровый сапожный нож. Во время ареста маньяк молчал, его тело сотрясалось в припадке.
Позже следствие выяснило, что Кодыма прибыл в Одессу вместе с родителями, когда ему было лет восемь. Родители работали в порту, чтобы прокормить семью, а мальчик все время проводил на улице. Родители надеялись, что со временем и Илья станет портовым рабочим. Но он этого не хотел, сидел дома, ловил беспомощных уличных животных и издевался над ними, потрошил их. В семнадцать лет созревший Илья стал убивать беззащитных женщин и издеваться над их телами. На досудебном следствии Кодыма признался только в трех совершенных убийствах, хотя следователи подозревали его в совершении примерно пятидесяти убийств с расчленением. Также в рамках досудебного следствия провели медицинское освидетельствование, чтобы установить психическую вменяемость преступника. Одинокого Волка врачи признали подсудным, он предстал перед законом в окружном суде.