Она была тут же арестована. Однако она рассказала, что Ионесян (теперь милиция точно знала его фамилию) проводил ее в тот день до Казанского вокзала и велел купить себе билет на 11 января до Казани (там жили ее родственники). После этого он простился с ней и уехал в неизвестном направлении. Больше она ничего существенного о судьбе своего друга сообщить не могла. И тогда за нее это сделали вещи Ионесяна. В них сотрудники МУРа обнаружили карту железных дорог страны и лист бумаги, на котором рукой Ионесяна были написаны названия городов: Иваново, Казань, Рязань, Ярославль, Оренбург. Так сыщики вышли на места возможного появления убийцы. Во все эти города были высланы сотрудники МУРа, местное руководство милиции заранее оповещено о возможном появлении у них опасного преступника.
Тем временем Ионесян, сутки просидев в укромном месте в Москве, выехал в Казань. Туда же, как и было оговорено заранее, выехала 11 января... сотрудница МУРа, загримированная под Дмитриеву. 12 января Ионесян приехал в Казань, ровно за час до прибытия в город московского поезда. К этому времени вся территория вокзала и его окрестности были уже плотно нашпигованы переодетыми в гражданское милиционерами, а на самом перроне находился министр охраны общественного порядка Татарской АССР генерал внутренней службы 3-го ранга С. Япеев и начальник отдела уголовного розыска министерства Бикмухаметов.
Операция по задержанию особо опасного преступника прошла настолько успешно, что Ионесян ни о чем не догадывался до самого последнего момента. Лже-Дмитриева вышла из вагона на перрон, Ионесян подошел к ней и тут же был схвачен оперативной группой захвата во главе с самим министром. В тот же день Ионесяна этапировали обратно в Москву.
Вспоминая дело Ионесяна, хочется отметить одну парадоксальную вещь: в дни, когда вся Москва замерла в страхе перед неуловимым маньяком, в далеком американском городе Бостоне творилось почти то же самое. Правда, там серия убийств женщин началась несколько ранее - 14 июня 1962 года. В тот день была убита 55-летняя Анна Слезерс. Ее задушили в собственном доме. Затем убийства продолжились с периодической частотой: 30 июня, 2 июля, 28 июля, 19 августа, 20 августа. Бостон превратился в охваченный паникой город. Одинокие женщины скупали в магазинах всех сравнительно больших собак, надеясь, что они спасут их от маньяка. В полиции Бостона отменили все отпуска. В течение трех с половиной месяцев город пребывал в каком-то сомнамбулическом состоянии, ожидая новых кровавых драм. И они не замедлили произойти: 5 декабря 1962 года в своей квартире была изнасилована и задушена 20-летняя студентка-негритянка Софи Кларк, 30 декабря была убита 23-летняя Патриция Бизетт, 8 мая 1963 года - Беверли Семенс, 8 сентября Эвелин Корбин, 23 ноября - Джоанна Графф и, наконец, 4 января 1964 года 19-летняя Мэри Сюлливан.
После этого череда зверских убийств в Бостоне внезапно прекратилась. Как и лондонский Джек-Потрошитель, бостонский душегуб так и остался неизвестен общественности. Московскому маньяку Владимиру Ионесяну была уготована иная судьба.
13 января 1964 года по московскому радио было передано сообщение: "За последнее время в Москве и Иванове был совершен ряд тяжких преступлений. В Москве убито два мальчика и женщина, в Иванове мальчик и женщина и изнасилована девушка с нанесением ей тяжелых телесных повреждений.
В результате мер, принятых органами охраны общественного порядка, преступник разыскан и арестован. Им оказался Ионесян Владимир Михайлович, 1937 года рождения, ранее судимый за уклонение от воинской обязанности и приговоренный к 2,5 годам лишения свободы..."
На следующий день с этим сообщением вышли почти все центральные газеты.