ต่อมาจึงได้มีการตรวจสอบการติดต่อทางโทรศัพท์ และเส้นทางการเงินของกลุ่มบุคคลดังกล่าว เพื่อรวบรวมหลักฐานความเชื่อมโยง กระทั่งมั่นใจว่า
แก๊งดังกล่าวค้ายาเสพติดจริง และพบว่านายชาญณรงค์อยู่ในบัญชีที่ ป.ป.ส.และ ปปง.ได้สืบสวนติดตามพฤติการณ์มากว่า 10 ปีแล้ว จึงได้วางแผนจับกุมโดยโทรศัพท์ติดต่อล่อซื้อยาเสพติดอีกครั้งจากนายชาญณรงค์ แต่ปรากฏว่านายชาญณรงค์ไหวตัวทันไม่ยอมรับสาย เจ้าหน้าที่ดีเอสไอจึงนำหลักฐานทั้งหมดเข้าแจ้งความกับ พ.ต.ท.บรรจบ อยู่ยืนยง พนักงานสอบสวน สำนักสารสนเทศและศูนย์ ข้อมูลการตรวจสอบ เพื่อขออนุมัติศาลออกหมายจับ
จากนั้น พ.ต.อ.ดุษฎี อารยวุฒิ รองอธิบดีดีเอสไอ จึงจัดแบ่งกำลังเจ้าหน้าที่ 8 ชุด เข้าตรวจค้นเป้าหมายเพื่อจับผู้ต้องหาทั้ง 3 คน และสามารถจับกุมนายพีรยุทธ์ ได้ที่บ้านเลขที่ 216 ม.8 ต.บ้านดู่ อ.เมืองเชียงราย จับกุมนายชาญณรงค์ได้ที่บ้านเลขที่ 270 ม.5 หมู่บ้านสินธนา ต.สันพระเนตร อ.สันทราย จ.เชียงใหม่ และจับกุมนายวิชาญได้ที่บ้านเลขที่ 187/2 ซอยปลูกจิต แขวงลุมพินี เขตปทุมวัน กทม. เบื้องต้นนายพีรยุทธ์รับสารภาพว่าเคยจำหน่ายเฮโรอีนและยาไอซ์ น้ำหนักรวม 350 กก. ส่วนผู้ต้องหาอีก 2 คน ยังให้การปฏิเสธ
ต่อมาในวันเดียวกัน เมื่อเวลา 13.00 น. ที่ศาลอาญา พ.ต.ท.บรรจบ อยู่ยืนยง พนักงานสอบสวนคดีพิเศษ กรมสอบสวนคดีพิเศษ (ดีเอสไอ) ได้ควบคุมตัวนายพีรยุทธ์ นายชาญณรงค์ และนายวิชาญ ผู้ต้องหาในคดีค้ายาเสพติดข้ามชาติ ไปฝากขังต่อศาลครั้งแรกเป็นเวลา 12 วัน ตั้งแต่วันที่ 20-31 มี.ค. 52 เนื่องจากการสอบสวนยังไม่เสร็จสิ้น ต้องรอสอบปากคำพยานอีก 15 ปาก รวบรวมพยานหลักฐานในหลายจังหวัด และรอผลตรวจสอบประวัติการต้องโทษจากลายพิมพ์นิ้วมือของผู้ต้องหา
โดยคำร้องระบุว่า
เมื่อวันที่ 14 มี.ค. 51 สำนักงานปราบปรามยาเสพติดประเทศสหรัฐอเมริกา ประจำกรุงเทพฯ ได้มีหนังสือถึงอธิบดีกรมสอบสวนคดีพิเศษ แจ้งพฤติกรรมของผู้ต้องหาทั้ง 3 คน ว่ากระทำผิดเกี่ยวกับยาเสพติดและฟอกเงิน และเป็นสมาชิกองค์กรผลิตยาเสพติดในประเทศพม่า มีกองกำลังว้าแดงคุ้มครองความปลอดภัย เป็นเครือข่ายและญาติของขุนส่า นักค้ายาเสพติดรายใหญ่ เจ้าหน้าที่ดีเอสไอจึงร่วมกับเจ้าหน้าที่ ป.ป.ส. วางแผนจับกุมโดยวิธีล่อซื้อเฮโรอีน 780 กรัม ในราคา 570,000 บาท โดยเจ้าหน้าที่แจ้งข้อหามีเฮโรอีนซึ่งเป็นยาเสพติดให้โทษประเภท 1 ไว้ในครอบครองเพื่อจำหน่าย ผู้ต้องหาที่ 1 ให้การภาคเสธ ว่ามีหน้าที่รับเงินซื้อขายเฮโรอีนเท่านั้น ส่วนผู้ต้องหาที่ 2 และ 3 ให้การปฏิเสธ
ท้ายคำร้องยังระบุด้วยว่า
คดีนี้มีอัตราโทษสูงถึงประหารชีวิต และการสืบสวนจับกุมกระทำได้โดยยาก หากมีการยื่นคำร้องขอปล่อยตัวชั่วคราว พนักงานสอบสวนขอคัดค้านการประกัน เนื่องจากผู้ต้องหาทั้ง 3 เป็นส่วนหนึ่งขององค์กรอาชญากรรมค้ายาเสพติดข้ามชาติ หากว่าปล่อยตัวชั่วคราวเกรงว่าจะหลบหนีไปยุ่งเหยิงกับพยานหลักฐาน ศาลพิจารณาคำร้องอนุญาตให้ฝากขังได้
สำหรับขบวนการค้ายาเสพกลุ่มดังกล่าวเป็นเครือญาติของขุนส่า ราชายาเสพติดรายใหญ่ของโลก ดีเอสไอเชื่อว่า
แก๊งดังกล่าวตั้งโรงงานผลิตยาเสพติดในประเทศพม่าใกล้ชายแดนไทย ลักลอบผลิตเฮโรอีน ยาบ้า ยาไอซ์ โดยมีกองกำลังทหารว้าแดงให้ความคุ้มครอง ก่อนลักลอบลำเลียงขนจำหน่ายให้แก๊งยาเสพติดในประเทศไทย จีน ลาว กัมพูชา เวียดนาม เพื่อส่งต่อไปยังประเทศฟิลิปปินส์ แคนาดา และสหรัฐฯ