凶手故意刺激警方的行為暗示著他已經對自己的“殺人計劃”充滿了自信，他自認為當局確實像報刊上報道的那樣無能，他是絕對沒有被警方抓獲的可能的。從犯罪心理學家的角來講，凶手過度自信的狀態其實是一種好事，盡管這種自信會讓他在接下來的一段時間內增加作案頻率，但這種盲目的自信念頭也會使他的“殺人計劃”出現一些破綻，這些破綻就是當局抓獲凶手的關鍵性因素。
因為在“格林河連環殺人案”中受害的大多是妓女，專案組特意安排了一名女特工假扮成妓女來引誘“格林河殺手”上鉤。在實施這一計劃的過程中，有一名叫格裏·裏昂·裏奇偉的嫖客主動接近了這位女特工，但因為格裏並沒有表現出想要殺死對方的舉動，警方就沒有過多地懷疑他。
當局發現，“格林河連環殺人案”中的大多數受害者在失蹤前都曾在139號街至272號街之間出現過，這一片區域正是西雅圖最著名的紅燈區，顯然凶手是在這片區域內挑選受害人的。
於是，警方暗訪了這片區域內的所有妓女，他們試圖取得妓女們的信任，但妓女們根本不願意相信警察。她們經常會在警方暗訪之後更換住處，這讓警方試圖保護妓女安全的想法全部落空。更重要的是，妓女們經常更換居住地的行為使她們一旦受害，警方往往需要花上好幾個月的時間才能發現，這讓專案組很難在與凶手的“鬥爭”中占據上風。
1984年，專案組終於取得了一條重要線索。在第34名受害者瑪麗·馬爾瓦爾的屍體被發現後，瑪麗的男朋友告訴警方，他最後一次看到瑪麗時，她正登上一輛輕型小貨車，而那輛車正是當地居民、油漆工格裏·裏昂·裏奇偉的車。
警方迅速將格裏找來進行對質，可格裏堅稱自己不認識瑪麗，並且願意接受測謊。格裏順利通過了警方的測試，警方隻能將他釋放。盡管格裏通過了測謊儀器的檢驗，但當局依然覺得格裏有極大的嫌疑。
他們不但搜查了格裏的住所，調查了格裏的個人財產記錄，還檢查了格裏的車輛以及他的工具箱，最後警方甚至從格裏身上獲取了一份唾液和頭發樣本。然而，證據分析實驗室的檢測結果顯示格裏與任何一個受害人都沒有明顯聯係。因為缺乏有力證據證實格裏就是“格林河殺手”，當局隻好將這些證據樣本封存，重新尋找其他線索。
截止到1984年年底，“格林河連環殺人案”的受害者總人數已經超過了40人。調查組先後邀請了近10名FBI特工參與調查，他們共追查了4.7萬條線索，盤查了近4000名嫌疑人並最終整理出100名重點嫌疑人，但這些調查數據並不能使公眾滿意。
民眾、媒體紛紛指責當局破案不力，譴責警方蔑視人權（大多數民眾認為，警方因為受害者多是“妓女”，而不盡力破案）。在調查工作進行到第三個年頭的時候，專案組在各方輿論壓力以及經費等問題的掣肘下被迫解散，專案組僅剩下前FBI特工戴維·雷切特一人繼續調查。
2001年4月份，戴維出任金縣警察局局長一職，一上任，戴維就重整人馬，重新啟動“格林河連環殺人案”的調查。因近幾年DNA檢測技術取得了巨大進展，戴維決定將他手中所掌握的證據再次提交給DNA檢測中心進行化驗，這些證據中就包括了從受害人瑪利亞·查普曼下體采集到的精液和在另一名受害人奧博爾·米爾身上發現的男性陰毛。
2001年9月，法醫科學家貝弗利·赫米克證實兩樣證物中的DNA圖譜和格裏·裏昂·裏奇偉的DNA圖譜完全吻合。2001年11月30日，在證據充足的情況下，戴維迅速安排人手將格裏抓獲。
犯罪心理學家認為，警方之所以在當年錯失抓捕格裏的機會，是因為他們的調查方向出現了偏差。在當時的調查中，警方認為凶手應該是一個有犯罪前科，並且有吸煙、喝酒或者吸毒等習慣的人。但格裏不但沒有這些壞習慣，也沒有任何違法記錄，這大大降低了警方對他的懷疑程度。
警方還認為凶手應該有兩名，因為凶手在處理部分屍體的時候會使用不同的方式，再加上格裏的心理素質非常強，先後通過了兩次警方精心安排的測謊測試，最終將警方的調查方向從他的身上轉移開了。
格裏·裏昂·裏奇偉在被捕之後拒絕認罪。在審訊中，他一直都閉口不言，這種狀況一直持續了兩年，該案的審判陷入了僵持狀態。為了能夠盡快將此案結案，警局決定邀請FBI的犯罪心理學家來審問格裏。FBI的犯罪心理專家欣然接受警局的建議，他們非常迫切地想要了解導致格裏瘋狂殺戮女性的原因。
在和格裏的談話中，犯罪心理專家發現，格裏在高中畢業之前是正常的，他的家庭和睦，生活平靜而又安詳。也就是說，導致格裏心態發生變化的原因應該出現在他高中畢業以後。
1969年，格裏高中畢業，隨後進入海軍艦隊服役。在這一期間，格裏和他相戀多年的女友結婚，但因為格裏尚需在部隊服役，所以結婚後他和妻子待在一起的時間就非常少。1971年，當格裏退役返家時，他突然發現自己的妻子竟然有了新歡。
愛人的背叛摧毀了格裏的理智，他大聲斥罵妻子，將妻子比作“婊子”，並迅速和妻子離婚。犯罪心理學家認為，這次婚姻破裂對格裏的影響極其重要，沒有人能夠忍受相戀多年的愛人背叛自己，這種背叛徹底顛覆了格裏對女人的態度及看法。