鉴于影响重大，2018年3月19日，该案被最高人民检察院、公安部、生态环境部联合挂牌督办，警方成立专案组展开进一步侦查。
专案组多方调查取证 嫌疑人迫于压力投案自首
专案组多次对现场勘察，对涉案的污水排放去向延伸勘验，并聘请环保检测人员，对案发现场下水道至澧水河排污沿线土壤进行取样检测，进一步锁定犯罪证据。
今年2月到9月，湖南省、广东省等多家第三方检测中心传来消息，警方在案发现场抽取的非法排放的铅酸液，最高超过国家《电池工业污染排放标准》的10倍；对案发现场内厕所蹲坑周边土壤布点采样，发现土壤存在重金属铅超标。
慈利县公安局局长屈辉：
我们拿到土壤水质等各个方面的样本后，辗转了三个省去找相关检测机构，权威检测结果就作为定性它为污染环境案的直接违法犯罪证据。
为进一步还原案件事实，专案组找到了废旧铅酸电池的搬运工杨某等7人进行调查取证，并循线追踪，查找到犯罪分子销售铅酸电池时过磅的慈利县某公司，从过磅车间查找、扣押了多份过磅单。人证、书证等证据相互印证，警方确定了犯罪分子没有取得任何资质、没有进行任何处理，将收购的铅酸电池拆解，将废旧电池内铅酸溶液直排至租房的下水道流入澧水流域的违法犯罪事实。
在掌握了大量的犯罪证据后，犯罪嫌疑人也浮出水面，慈利县东岳观镇村民陈仕元夫妇存在重大嫌疑。3月26日，陈仕元迫于压力，主动到公安机关投案，4月份，陈仕元丈夫刚恒统也在湖南常德被抓获归案。
