Czerwcowe zabójstwo spowodowało powołanie specjalnego oddziału milicji, który miał się zająć schwytaniem mordercy. Na jego czele stanęli oficerowie śledczy z Moskwy. Sieriebriakow na miejscu zbrodni zgubił charakterystyczny klucz od roweru, co skłoniło śledczych do poszukiwania sprawcy wśród rowerzystów, jeżdżących rowerami wyprodukowanymi w Charkowie. W ramach rutynowej kontroli rowerzystów, w nocy 7/8 czerwca 1970 na drodze prowadzącej do lotniska w Kujbyszewie patrol milicji próbował zatrzymać Sieriebriakowa. Ten porzucił rower i próbował ukryć się w budynku należącym do zakładów Progress. Tam został ujęty przez ochronę i oddany w ręce milicji. Odciski palców i grupa krwi zatrzymanego zgadzały się z tymi, które milicja zabezpieczyła w miejscach zbrodni. Sieriebriakow przyznał się do zarzucanych mu czynów.
Proces i wyrok Proces Sieriebriakowa wywołał ogromne zainteresowanie. Liczba osób, którzy chcieli zobaczyć osobę terroryzującą przez kilkanaście miesięcy Kujbyszew była tak duża, że nie mieścili się w sali sądowej.