Cinayetin ardından Ordu Emniyet Müdürlüğü saldırganı yakalamak için harekete geçerek özel ekip kurdu. Ceren'in bale dersi verdiği kurstan eve kadar olan 2,5 kilometrelik mesafeyi yürüyerek geldiği belirlendi. Polis, güzergahtaki ve olay yerindeki güvenlik kameraları ile mobese kayıtlarını mercek altına aldı. Görüntülerden Ceren'in, evine yürüdüğü sırada gri renkte ve kapüşonlu mont giyen saldırgan tarafından takip edildiği ortaya çıktı. Yapılan araştırmalar sonunda görüntüdeki kişinin, 12 suçtan sabıkası bulunan ve 1 Aralık günü cezaevinden firar eden uyuşturucu bağımlısı Özgür Arduç olduğu belirlendi.
Öte yandan Özgür Arduç'un, 9 Mart ve 5 Nisan 2005 tarihlerinde askerlikten firar ettiği, 2005 yılının Mayıs ayında ise askeri cezaevinde isyana kalkıştığı, askerliğe elverişli olup, olmadığının belirlenmesi için Sarıkamış Askeri Hastanesi Psikiyatri Kliniği'nde tedaviye alındığı ortaya çıktı. Arduç'un, o yıllardaki ruhsal durum muayenesi sonucu antisosyal kişilik bozukluğu bulunduğu ve askerliğe elverişli olmadığı yönünde rapor verilip, terhis edildiği öğrenildi.
Emniyette Ceren Özdemir'i öldürdüğünü itiraf eden ve cinayetten 2 gün önce açık cezaevinden firar ettiği ortaya çıkan Özgür Arduç, sevk edildiği adliyede çıkarıldığı mahkemece tutuklanmış, Ordu Kapalı Ceza İnfaz Kurumu'ndan Van Yüksek Güvenlikli Ceza İnfaz Kurumu'na sevk edilmişti.