La polizia non ci mette molto a ricostruire la dinamica dell’evento e a individuare l’assassino. Gli agenti trovano i vestiti di Roberto Succo sporchi del sangue dei genitori, praticamente una firma lasciata sul luogo del delitto. A confermare la teoria, la testimonianza di alcuni vicini che lo hanno visto allontanarsi di fretta. Il giovane viene cercato tra Veneto e Lombardia, dove ha uno zio a Brescia. Roberto Succo viene arrestato due giorni dopo, in pieno pomeriggio: le forze dell’ordine lo beccano in una pizzeria di San Pietro al Natisone, provincia di Udine. La segnalazione decisiva è arrivata da un passante che ha notato l’Alfasud blu descritta dai telegiornali. Appena vede i carabinieri, il diciannovenne prova a tirare fuori la pistola ma l’agente riesce a saltargli addosso senza dargli la possibilità di muoversi. Il mostro di Mestre ha ancora con sé il coltello col quale sono stati uccisi i genitori.
Roberto Succo arriva in caserma in stato confusionale e inizia a raccontare storie assurde. “Soffrivo perché la mamma mi aveva escluso. A scuola andavo male. Papà, poi, non mi voleva prestare la macchina perché diceva che correvo troppo forte”, il suo racconto agli investigatori. Poi la tragica ricostruzione del duplice omicidio, confermata anche al magistrato. L’8 ottobre 1981 l'ufficio Istruzione del tribunale di Venezia dichiara Roberto Succo non punibile per totale infermità di mente sulla base delle perizie psichiatriche che lo giudicano schizofrenico. Il giovane viene dunque ricoverato nel manicomio criminale di Reggio Emilia per almeno dieci anni.