张杰发现死者的双手和双脚都是被鞋带绑住，便将烧焦的鞋带带回化验室作进一步的检验。死者被刺了12刀，从伤势及伤口的长宽来研判，凶器是小型，可放入口袋内的单刃小刀。经过大半夜的现场勘查，收集到不少物证，刑警便叫人来准备将尸体移走，但是张杰表示仍未结束，仍要从死者的下体收集Semen证据。其他人都不相信，因为下体已被烧焦，一般都会以为所有Semen证据都已被烧毁。
不过，张杰跟他们说刑事鉴识人员不能满足于“想当然”，而要实际检验。果然，张杰用棉棒从死者烧焦的下体收集到一些液体。他用放大镜在靠近下体的地面上寻找，发现了几根细毛，就将这几根细毛放入证据袋内。张杰连夜驱车赶回市公安局的化验室，虽然时间有限，但是他还是利用显微镜及一些化学方法，开始进行检验分析。在烧焦的打火机贴纸上有一些汉字，经过一番辨认，原来是一家总部设在长寿县城的建筑公司，张杰马上打电话叫当地县公安局民警沿线查访。细毛分析时，张杰发现这些细毛是男性黄种人的细毛，很可能是嫌犯在欺负被害者时摩擦脱落的。
至于绑住死者的鞋带方面，张杰发现那是一种靴子的鞋带。靴子的鞋带通常有不同的标准长度，如20厘米或40厘米等，但是本案的鞋带却有80厘米长，相当奇怪。他推想嫌犯家里也许有一捆鞋带，然后自己剪下来使用。另外，他在鞋带上还发现了红色油漆，这种油漆是家庭装修所使用的单层油漆，经过漆片化验，油漆很新，因此他推判凶犯在案发前不久曾做过油漆工作。张杰曾告诉两位民警，烧毁张媛媛尸体的助燃物是无铅汽油，他们希望能找出汽油的厂家，再向出售该牌子的加油站探查线索，于是派遣大批人力，到市内各加油站收集汽油，送到化验室叫技术员对比，但是现在加油站的汽油来源不一，炼油厂众多，不可能对比得出汽油的出产地，也就只好作罢。
张杰在死者下体取到的液体中找到了Sperm。用血液酵母分析法，更进一步分析血液中的遗传因子，化验分析后发现疑犯血型为B型。几个月前，距离沙石镇60多公里远的一个小镇曾连续发生小女孩遭杀害的案件，凶手至今逍遥法外。因此有人怀疑本案与该名凶手有关，“连环摧花杀手”的疑云笼罩着整个沙石镇，人心惶惶，许多家长因而不再让小孩外出。Semen对比之后，张杰马上通知杨旭，告诉他张媛媛为独立案件，因为现场采集的Semen与连环催花案受害女孩身上的不同，不可能是同一位疑犯所为。原先就认定此案为“连环催花杀手”所为的杨旭就有点骑虎难下的困窘了。
但是，张杰逐条向他说明各种血液分析的科学证据后，再加上市内几家医学研究机构的权威人士也认同这个观点，杨旭无话可说了，暂时排除了原先的假定，改以科学证据获取到的线索来进行侦查。张杰就行凶的手法及证据向专案小组提供一些侦查方向：从凶手将泳衣拉起罩住脸部，可以判定嫌犯很可能与张媛媛认识；从用汽油焚尸的手法来看，嫌犯知道如何烧毁证据，因而智力不低；从Pubes的分析中可判定嫌犯是一位男性黄种人；从鞋带的微物分析来看，嫌犯家里可能仍有大捆鞋带，并且很可能最近从事过油漆工作；再从打火机追查，估计可以从打火机贴纸上的建筑公司查出打火机的主人。更重要的是到现在为止，仍没有找到杀人的凶器。张杰建议刑警继续地毯式搜索以寻获凶器。皇天不负有心人，果然经过两个星期的搜索，刑警在树丛中找到一把单刃的瑞士军刀，刀刃上仍有一些血痕。小刀上的血迹吻合张媛媛的血型，刀刃的切痕也与她身上的刀痕一样，因而可以判定此刀即为杀害她的凶器。张杰再将刀柄用药品显相，果然出现几只指纹。
这些指纹成为破案的关键。以指纹鉴别身份最早始于我国的唐代，当时所有重要的文件如契约等都以指纹作为签字或签名画押的证据。后来通过法医界证实每人的指纹都不一样，世界上没有任何两人有相同的指纹，掌纹，或脚纹，在十九世纪末指纹开始应用在刑事鉴识上。当嫌犯作案时，除非带上手套，很难不在现场留下指纹。嫌犯用手拿住东西，或抓住物品，都会留下指纹。指纹的产生是因为手掌接触物品留下油脂或汗液所致。当手指接触过尘埃，血液或墨水，再模到一些物品时，都会留下转移性指纹。
指纹可以分为三类：
第一类是明显纹，就是目视即可见的纹路。如手沾油漆，血液，墨水等物品转印而成，通常都是印在指纹卡上成为基本资料。
第二类是成型稳纹，这是指在柔软物质，如手接触压印在蜡烛，黏土上发现的指纹。
第三类是潜伏指纹，这类指纹是经身体自然分泌物如汗液，转移形成的指纹纹路，目视不易发现，是案发现场中最常见的指纹。
潜伏指纹往往是手指先接触到油脂，汗液或尘埃后，再接触到干净的表面而留下，虽然肉眼无法看到这类指纹，但是经过特别的方法及使用一些特别的化学试剂加以处理，即能显现出这类潜伏的指纹。鉴识人员最常接触到达指纹是潜伏纹。
如果指纹是留在金属，塑胶，玻璃，瓷砖等非吸水性的表面，检验方法就比较容易。通常可以用粉末法，选择颜色对比大的粉末，撒在物品表面提取出完整的指纹；另一方法是磁粉法，以微细的铁粉颗粒，用磁铁作为刷子，来回刷扫，显现指纹。如果指纹留在纸张，卡片，皮革，木头等吸水性的表面，必须经过化学处理才能在化验室显形。常用的化学法有：碘熏法……使用碘晶体加热产生蒸汽，它与指纹残留物产生反应后，便会出现黄棕色的指纹，必须立即拍照或用化学方法固定。宁海得林(Ninhydrin)法：将试剂喷在检体上，与身体分泌物的氨基酸产生反应后会呈现出紫色的指纹。硝酸银法：硝酸银溶液与潜伏指纹中的氯化钠产生反应后在阳光下会产生黑色的指纹。荧光试剂法：荧光氨与邻苯二醛几乎马上与指纹残留物的蛋白质或氨基酸作用，产生高荧光性指纹，此试剂可以用在彩色物品的表面。采集证据还可以使用其它的方法，如三秒胶法即利用氰丙烯酸酯的气体与水和氨基酸分子反应而产生指纹。如果采取人体皮肤上的指纹，可以使用碘熏……银板转印法：经过碘处理过的指纹，在接触到银板时会显现出黑色的指纹；或可以先用三秒胶法进行处理，再用雷射或多波段光源侦检。
此外，近年来也有一些最新先进的指纹采取技术，这些新方法逐渐得到法庭的认可。如氩离子雷射法，利用适当的光学设计，将一些指纹残留物的成份呈现荧光而拍摄下来，又如使用荧光粉末或染料，可以加强雷射效果；X光法。在指纹上撒上铅粉以X光照射后，会产生明显的指纹，此法可用于皮肤上；真空镀膜法，在真空槽内利用高压电生成细微金属蒸汽，附著于指纹纹路上，在纸张，纺织品及塑胶上均可使用此技术；多波段光源法，使用不同的滤色镜来改变照在潜伏指纹上的光线波长，可以加强指纹反差，或使背景变暗以凸现指纹。采取到指纹只是第一步，接着还要对指纹进行分析及对比。指纹的基本纹型可分成三大类，其中第一类是箕形类，其指纹纹路形成像簸箕状纹路，又分为反箕形纹及正箕形纹；第二类是弧形类，其纹线从一端流向另一端，且中央拱起，又分成弧形及帐形纹两种；第三类是斗形类，至少有两个三角形外端，中间为回形纹线，又分为斗形纹，囊形纹，双箕形纹及杂形纹等四种，斗形纹约占全部指纹的29%。
在1982年，公安部的指纹中心开始以电脑进行指纹鉴识，到了1993年，指纹中心开始将各省、市、自治区政府执法部门的指纹卡全部输入了电脑，从而建立起一个庞大的指纹资料库。
长寿县刑警队先从打火机下手，到县城的一家建筑公司查问打火机的来源。打火机仅是宣传赠送之用，赠送对象主要是与公司有生意来往的营建商或建材商，而在沙石镇地区只送了两家客户。刑警回到沙石镇查访这两家公司时，发现其中一家姓孙的商家住在离张媛媛家不远的地方，其长子孙祥与张媛媛上同一学校，很可能两人认识。不久，刑警按照张杰的指示挨家挨户寻找新油漆过的门窗时，发现一家住宅的院子的大门好像是不久前才用红色油漆刷过一样，便上前向屋主打听。屋主是一位60多岁的老先生，平时深居浅出。几个月前他雇了一名叫孙祥的中学生将院子的大门上了一层红色油漆，这个16岁左右的小伙子就住在斜对面，而斜对面正是孙家！
