根据卞树棠所供秦应麟夫妇分别居住的两处住地、情报组及架设电台的地址，赵继统分析，在农村开展侦察工作，侦察员很难隐蔽，指示立即破案。
9月1日晚，北京市公安局、天津市公安局、河北省公安厅参战的侦察人员统一由李广祥指挥，兵分三路展开行动：一路由曹纯之带队去乃慈府街逮捕秦应麟、卞书兰；一路由成润之带队去前门外某货栈逮捕情报组人员；另一路由天津市公安局副局长张有恒带队去通县垛子村逮捕报务员、译电员并搜查电台。
曹纯之等当晚就抓住了秦应麟、卞书兰。成润之等到前门外某货栈，事前已掌握那里潜伏着四个情报员，但只抓到了李慕仁、李光琴、钮益惠三人。
成润之等回到侦察科后说，梁锡增外出，没有抓到。曹纯之说，梁锡增是河北某县梁各庄人，赶快用电话通知河北省公安厅去缉拿。成润之立刻给河北省公安厅打电话，请他们派人去抓。
因报务员孙毓清等已于8月31日接到秦应麟的报警信，当晚即将电台拆卸埋藏在钮益培家，9月1日早晨逃跑。所以，到通县垛子村去搜查电台，逮捕报务员、译电员的张有恒副局长等扑了空。
9月2日早晨，张有恒把去通县垛子村扑空的情况向李广祥、苏玉涵作了汇报。李广祥、苏玉涵请示赵继统后，又从正在侦察国际间谍李安东案的侦察组抽调了一部分人，配合张有恒副局长一路人马，到通县垛子村附近的庄稼地里及各路段搜查堵截。直到晚上，才在公路边庄稼地里的一棵大树下抓到了刘景惠、钮益培、钮益海。
根据他们供出的地址，当天夜里就在北京市区抓到了报务员孙毓清。河北省公安厅也于当天抓到了梁锡增。至此，全案主犯、从犯全部落网。
从钮益培家搜查出“保密局直属天津特别组”cms美制特工收报机、发报机各一部，收发报登记簿各一份，密码本四本（“天密”、“美密”、“毓密”、“安密”），波长呼号表，电台零部件，特务身份证明书以及履历表等。
从乃兹府街10号院卞书兰住处，搜查出蒋介石、陈诚、毛人凤发给秦应麟的特务委任状三件，来往电报底稿179件（收100件，发56件，待发底稿23件）。电报种类包括人字（内部人事）、情字（军事情报）、治字（政治情报）、经字（经济情报）四种。
逮捕秦应麟之后，办案人员在乃兹府街4号秦应麟的住处没有搜查到什么罪证，但在钮益培家搜出的美制cms电台引起了他们的注意。因为美制cms电台是第二次世界大战时美国海军的制式装备，一般的潜伏特务使用的都是小型的美制直交流15瓦电台。秦应麟的“天津特别组”怎么会使用这么大的电台？
他的这种大型电台是从哪里取来的？钱健钢和预审员老孙把秦应麟带去看守所，连夜对其进行审讯：“秦应麟，北京解放前，你是保密局涞源组组长，是对我们晋察冀革命根据地进行罪恶破坏活动的老特务。你早知道，我们对反革命分子有‘坦白从宽，抗拒从严’的政策，蒋介石树倒猢狲散的时候，你不来向**登记，立功赎罪，反而逃到台湾，继续当特务。这就是你不知悔改、死心塌地与人民为敌的铁证。这次又潜回北京、天津组建‘保密局直属天津特别组’，收集我军政情报，你犯下了滔天罪行，再不翻然悔悟，老实交代，你将和‘保密局直属北平潜伏台’台长计兆祥一样受到严厉惩办。”
秦应麟一听历数他的罪恶，又听到他将和“北平潜伏台”台长计兆祥一样受到被枪毙的严厉惩办，当即满头冒汗，扑通跪在地上连连磕头说：“我老实交代，彻底悔过，认罪服法，请求长官宽大。”