名古屋女子大生誘拐殺人事件
同日、木村は丙宅近くの雑貨屋(名古屋市名東区猪高町)で、絞殺用のロープ2本を購入したが、人を殺すことの恐ろしさから迷いも生じ、「Aを殺害しないで金を作りたい」とも考えた。このため、木村は15時過ぎごろに名古屋競輪場(名古屋市中村区)へ出掛け、最後の賭けを試みた。木村は当時の心境について「出来れば犯行を回避したい」との思いだったことを主張しているが、名古屋高裁 (1983) は木村がその直前に、凶器のロープを適当な長さに切断するための安全かみそりを購入していたことを挙げ、「〔最後の賭けを試みていたことは〕真摯に犯行を回避しようと考えていたものとは認められない」と指摘している。木村は「勝負に賭けるというよりは人生に賭ける、というような心境」で、手持ちの金約20万円を注ぎ込んだが、全部負けてしまったため、かくなる上は計画通りAの誘拐を実行するほかはないと決意を新たにし、競輪場を出た。そして、自分の車であるダットサンバネット(ナンバー:名古屋46 つ8190)を運転し、Aとの待ち合わせ場所に指定していた戸田駅前の公衆電話ボックス付近まで行き、下見をした。木村が「T駅」(=戸田駅)を訪れたのは約5年ぶりだったが、Aとの通話で知った公衆電話ボックス(駅前踏切の北側にある)をこの時初めて確認し、同時に踏切の南側に派出所があることなどに気づいた旨を、後に自著で記している。戸田駅は当時、駅員1人の小駅だったが、事件発生時は夕方のラッシュピークで、名古屋方面からの普通電車が10 - 15分間隔で到着するたびに、100 - 150人の降車客があった。一方で事件当日(火曜日)は、公衆電話ボックスがある駅前広場に接していた美容院は定休日だった。
特に「スカイライン」の証言は、(停車位置が)「若い女性を連れ込むには駅から遠すぎる」という疑問はあったものの、「犯人らしい男が待ち顔で立っていた」という証言が重要視され、一時は「犯人の車の可能性も強い」と公表されていた。しかし、これらの証言はいずれも木村が犯行に用いた車(緑色のバネット)とは大きく異なるもので、「スカイライン」情報が有力なものとして公開された結果、民間から提供された情報も「スカイライン」関連のものばかりになったため、後に木村が捜査線上に浮上し、彼の用いていた車が黄緑色のバネットと判明して以降も、聞き込みでバネットに関する情報がほとんど得られずに終わるという弊害も生じた。
また、特捜本部は報道協定解除と同時に、犯人による脅迫電話(3回目・13回目)の録音テープを公開し、市民からの情報提供を求めた。それに続き、同日14時には2回目の脅迫電話の録音テープを、28日19時には11回目・14回目の脅迫電話の録音テープをそれぞれ公開した。捜査当局が犯人の声を一般市民に公開し、捜査への協力を呼びかけた事例は、本事件以外に吉展ちゃん誘拐殺人事件(1963年3月発生)、グリコ・森永事件(1984年10月、犯人の声を公開)などがある。公開捜査開始から17時間後の27日0時までに、全国から259件(愛知県内から168件)の情報提供がなされ、その後も全国から特捜本部に対し「声が似ている」「借金を抱えて夜逃げしたのがいる」など、連日100件超の情報が寄せられた。
取り調べに当たった刑事は、捜査一課の警部補1人と、部長刑事2人だった。木村は当初、警部補から「世間に詫びねばならんことがあるはずだ」と追及されても「何のことかわからない」と返答したが、特捜本部は、電話を通さない木村の肉声で改めて声紋分析を行ったり、木村に対するポリグラフ検査を行ったりした。ポリグラフ検査の結果、「誘拐」やAの名前といった事件に関連する言葉に対する明確な反応が出た。このため、同本部は木村への容疑を固め、同日11時55分、身代金目的誘拐の容疑で逮捕状を用意した。令状の用意は報道陣に目立たぬよう、愛知中村簡易裁判所で行われた。
特捜本部は昼過ぎから、本格的な取り調べを開始した。木村は裏付け捜査に基づいた取調官からの追及を受け、15時30分ごろ、Aを誘拐・殺害した旨を自供した。そのきっかけは、取調官が女手一つで木村を育ててきた母親について言及し、「おふくろさんにこれ以上迷惑を掛ける気か」と説得したことだった。その後、木村が犯行を全面的に自供したため、特捜本部は17時25分、身代金目的誘拐容疑で木村を逮捕した。取り調べ開始から約9時間30分、そして事件発生から50日目での逮捕だった。
木村は逮捕後の17時55分、県警本部から特捜本部の置かれていた港署へ移送され、翌21日午後には身柄を名古屋地方検察庁へ送致された。一方、木村が事件当日朝、知り合いの寿司店主に借金を申し込んで断られていたことや、犯行に使ったワゴン車にAの頭髪が残されていたことなどが判明し、丙宅からは木村が現金投下を指示するために用いたメモ用紙が押収された。