。于是，陈其美迅速采取行动，联络有关方面的同志和朋友，请他们全力以赴，以最快的速度侦破宋教仁被刺的血案。
黄兴、陈其美发布公告称：“此案发生虽在内地（指中国地界），难保该凶手不藏匿租界，应请执事严饬得力探捕，加意侦缉。如能拿获正凶，澈清全案，准备赏银一万元，以为酬劳。”沪宁铁路当局也出赏格五千元，陈其美尤其高呼：“不甘心，这件事真不甘心。”
此时，黄金荣与陈其美也早有接触，平时也时常来往。黄金荣是法租界捕房包打探的头目，同时在上海又有广泛的交际和雄厚的实力，所以，陈其美也嘱托黄金荣追查刺客。
23日上海民众为宋教仁出殡，送行者三千多人，沿途街道的两边站满了悲伤的市民。黄金荣带领手下人全部出动，随行保护，一直到晚上六时。黄金荣后来回忆说：“当时还有这样一个插曲，大出殡必须经过法租界，而送殡行列中便有陆军混成旅和海军队的全体官兵，租界当局规定中国军队不许进入，因而形成僵局。”
黄金荣曾去对租界头脑据理力争，方才允许破例，只是不能携带军械。宋教仁遗体一直送至闸北，入葬宋公园（今称闸北公园），至今宋教仁墓仍完好无损，为上海史迹之一。
23日的深夜，黄金荣已经睡了，忽然有人进来喊醒他，报告英租界巡捕房打电话给法捕房，说是与迎春坊发生的血案有关。英捕房要求法捕房明天早晨派人去搜查他的家里，希望能找到一些证据。
黄金荣得报，立即率领五六名巡捕，在夜幕中赶往应桂馨的住处——法租界文元坊。应宅的客厅里正有几名男女，见巡捕们一拥而入，个个惊慌失措，神色仓皇。
黄金荣见状，高喝一声：“不许动！”
只见一个身材矮小的男子，扭头就往后面逃跑，黄金荣立即拔腿追赶。
应家客厅后面，有一条长长的走廊通往厨房，厨房之后，又是一个小小的天井，连接着高逾丈许的后墙。
这一路没有一线灯光，黄金荣凭听觉感到那人穿过厨房，准备翻墙逃跑。黄金荣暗中做了准备，待那人纵身扳上墙头之时，黄金荣一个箭步窜上去，几乎捉到了他那两只悬空的脚。
那人身手异常矫捷，一个引体向上，左脚一跨，便越墙跳到墙外的地上。
黄金荣身体微胖，连跳三次才爬上围墙。借着微弱的天光，他看见那人已经从地上爬了起来。黄金荣情急生智，站在墙头上纵身向下一扑，恰巧扑在那人的身上，两人同时高呼一声“哎哟！”
那人虽被黄金荣按在地上，仍做困兽之斗，幸亏黄金荣的助手赶到，齐力把那人制服，押回应家客厅。
灯光下，黄金荣一眼看去，顿时想起一张熟悉的面孔，冷笑一声：“你叫武士英！”
那人身体震了一震，却仍想竭力掩饰：“我不是武士英，我叫吴福铭，真的，我名字叫吴福铭！”
黄金荣把脸一沉，喝道：“瞎讲！你明明是武士英，还想抵赖。别忘记啦，今年2月，你代别人销卖三支肉桂，偷拿了两支还嫌不够，又把另一支卖得的一百多块钱吞没了。法捕房里，你不是坐过一个月监牢吗？”
至此，武士英无话可说，只得默默地低下头去。
解到捕房，黄金荣直截了当地审问道：“是谁指使你刺杀宋教仁的？”
“应桂馨。”武士英招供道：“应桂馨给了我一千块钱，一张照片，一支手枪和六颗子弹，并且拨了四个人相助，其中一个叫叶玉如，一个叫杨什么仁，另外两个则忘记了名字。应桂馨要我带这四个人到北火车站，依计行事，刺杀照片上的人。我根本不知道，要去刺杀的那个人是谁。”
天快亮了，黄金荣命武士英在口供上签了字，然后押入囚室。
黄金荣认得应桂馨，并且一向对他很注意。应桂馨的被捕，是由于一位国民党员找到专门贩卖古董字画的河南商人王阿法，陪同他到英捕房去报案。
据王阿法说：一个星期以前，他到应桂馨家去卖画，应桂馨曾经拿出一张照片给他看，就是要他去“办”这个人，事成愿意给一千元酬金。
王阿法回答说：“我没有办人的能力。”
“那就算了。”应桂馨迅速收起照片。
宋教仁被刺后，王阿法看到报上的照片，才知道应桂馨要“办”的就是宋教仁，并愿意为此案到公堂作证。
3月24日下午四点时，黄金荣邀同法捕房的蓝总巡捕，总翻译曹振声，四名华捕，三名西捕，一同到新北门外徐家汇路文元坊北弄2号应桂馨的家里正式搜查。
这幢三层建筑的门口挂着“江苏巡查长公署”和“共进会”两块牌子。他先将应宅团团围住，敲开门后命令任何人不准走动，等候查验。随即开始搜查。
不料搜查的结果，找到了武士英行刺时使用的六响手枪，以及枪中存余的三颗子弹。黄金荣立刻派人持枪去查对，枪中所存子弹，和宋教仁开刀取出的弹头一模一样。
但是除此之外，并未找到更进