Пришел автобус номер 7, идущий от железнодорожного вокзала в аэропорт. Пробившись через толпу пассажиров, подозреваемый сел в автобус. Заносовский и я вошли следом. Наблюдая за ним, я был удивлен его странным поведением: казалось, что ему не по себе, и он все время поворачивал голову то в одну сторону, то в другую… У меня сложилось впечатление — он пытается убедиться, что за ним не следят. Не заметив ничего настораживающего, подозреваемый попытался вступить в контакт с девушкой, которая стояла рядом с ним. На ней было платье с глубоким вырезом, и он не мог оторвать взгляда от ее груди. Когда мы последовали за ним, этот гражданин коснулся ног девушки, что привело к ссоре. Через три остановки он вышел из автобуса, перешел на другую сторону улицы и остановился рядом с пассажирами, которые ждали автобуса, идущего в противоположном направлении… Когда пришел автобус, мы все вошли в него…
В автобусе он останавливался возле женщин, смотрел на них, пытался заговаривать, порою прижимался к ним… Затем он присел возле женщины, сидевшей у окна, и попытался завязать с ней разговор… Когда женщина вышла из автобуса, он последовал за ней. Договориться он, по-видимому, не смог, и женщина ушла… Подозреваемый перешел к магазину, где также стояли группы женщин. В течение 15-20 минут он переходил от одной группы к другой. Затем отправился пешком к другой автобусной остановке, где сел в автобус, направлявшийся к железнодорожной станции. Там он провел около 20 минут, присев возле спящей женщины, а затем пешком отправился на главный железнодорожный вокзал… Он переходил от одной группы женщин к другой и прислушивался к их разговорам. Затем поднялся в зал ожидания на втором этаже… Он провел там около часа, гуляя по залу, останавливаясь возле женщин и пристально их разглядывая… Остановился около скамейки, на которой спала целая семья. Одна из них, девушка на вид лет восемнадцати, слала в такой позе, что видны были ее ноги и нижнее белье. Остановившись в пяти метрах от спящей, подозреваемый уставился на нее Когда отец девушки поправил ее одежду, подозреваемый ушел…»
Молодая женщина присела рядом с Чикатило; после короткого разговора она положила голову ему на колени. Под наброшенной курткой она занялась оральным сексом, а он ласкал ее груди. Потом, когда она ушла, Чикатило поднялся и направился на центральный рынок, где после долгой и бессонной ночи принялся за свою любимую еду — селедку, хотя и довольно неважного сорта. Именно там и в тот момент он был арестован за аморальное поведение в общественном месте, а также по подозрению в убийствах, совершенных в лесополосах.
Оба оперативника были убеждены, что они арестовали убийцу — его внешний вид и действия соответствовали описанию преступника, в его сумке был к тому же обнаружен остро заточенный нож, два мотка веревки и баночка вазелина. При нем было удостоверение «внештатного сотрудника» милиции.
Задержание Чикатило совпало с периодом, когда группа Генеральной прокуратуры во главе с Владимиром Казаковым вела упорную борьбу с прокуратурой и милицией Ростовской области за освобождение психически больных Каленика и других, признававшихся в совершении целого ряда убийств, то есть оговаривавших себя. Именно в это время Казаков ставил вопрос о возбуждении уголовного дела против лиц, арестовавших и расследующих дело Юрия Каленика. Видимо, по этой причине задержание Чикатило не привлекло внимания ростовских следователей и сыщиков. Арест и разоблачение Чикатило автоматически влекло победу Казакова и ответственность, вплоть до уголовной, для тех, кто на протяжении двух лет содержал под стражей умственно отсталых подростков, вышибая из них заранее сфальсифицированные показания.
Кровь Чикатило, она была группы А. не соответствовала сперме, обнаруженной на некоторых жертвах и имевшей группу АВ. В то время считалось, что кровь и сперма всегда относятся к одной и той же группе. Арестовавшие его оперативники были раздосадованы таким результатом, так как все остальное сходилось идеально, но спороть со строгими научными доказательствами не посмели. Однако ростовская милиция все же проинформировала относительно Чикатило коллегу Костоева по Москве Владимира Казакова.