27 сентября Мазхар-паша сам явился в Орхание, но понадобилось три недели, чтобы следствие напало на след; турки даже послали. Тодора Пеева в Румынию в надежде, что ему удастся нащупать нити, ведущие к разбойникам, среди болгарской эмиграции! Об этом своем новом «задании» Пеев объявил на одном из собраний, созданных Фердинандовым, посланцем Центрального комитета; ему повезло, что он и в самом деле уехал из Болгарии, потому что когда турки в самом деле нашли нить, ведущую к виновным, дело распуталось с разрушительный быстротой, как распускается вязанье, если потянуть за кончик пряжи.
Уязвимым местом операции было то, что Общий не обратил нужного внимания на конспирацию и подбор таких участников, на которых можно было положиться в тревоге и суматохе, которых не могло не вызвать преступление против государства, хотя само нападение прошло гладко. Одни его сообщники любили прихвастнуть, другие любили выпивку, и почти все они не сумели держать язык за зубами, когда турки взялись за дело как следует. Власти наводнили своими агентами все окрестности Орхание, Этрополе и Тетевена. Шпионы прислушивались к разговорам в корчмах, вызывали людей на откровенность, прибегали к блефу; так, они отзывали человека в сторонку и нашептывали ему, что им доподлинно известно, что он причастен к ограблению почты, но если он хорошо заплатит, они никому не проговорятся. Они надеялись, что те, у кого совесть нечиста, клюнут на эту приманку.
Первыми в руки следствия попали Шунтов и Генчев, крестьяне, снабжавшие группу Общего едой, оба уроженцы Орхание. Официально следствие началось в этом городе 19 октября с их допроса. В своих показаниях они назвали Стояна Пандуру и еще нескольких человек, которые тут же были арестованы и преданы суду. После этого новые имена хлынули потоком, как зерно из прорванного мешка, аресты пошли за арестами. Само расследование шло не так гладко и просто, как может показаться по протоколам допросов, на которых арестованные сначала отрицают свою вину, потом начинают признавать отдельные обстоятельства и кончают полным признанием: можно подумать, что комиссии стоило лишь задать вопрос во второй и в третий раз, и она получала полный ответ. В действительности большая часть первоначальной информации была получена под пытками, которые велись за стенами суда, и потому она не попала в официальные судебные протоколы.
На предварительном следствии в Орхание комиссия установила имена участников ограбления. Из четырнадцати человек десять были уроженцами Тетевена, и вскоре комиссия переехала в Тетевен, где ее заседаниями руководил Мазхар-паша. Новость о прибытии мюттесарифа вызвала панику в Тетевенском комитете. Документы и бумаги сжигались или перепрятывались из одного дома в другой с такой поспешностью, будто это была бомба с зажженным фитилем; точно так же перепрятывались украденные деньги, для которых находили всевозможные тайники; впоследствии полиция разыскала большую часть денег.
Только на заседаниях в Тетевене турки впервые узнали о политических мотивах ограбления — от пастуха Тодора Крыстева, который рассказал суду, что Общий — революционер, что это он убил дьякона Паисия и что многие влиятельные и уважаемые граждане Тетевена его знают и состоят в революционном комитете. Очень скоро турки арестовали всех ведущих членов комитета и связанных с ними людей, в том числе хаджи Станю, Петко Милева, братьев Станчо и Станю, в доме которых Левский провел первое заседание, Анастаса Хинова, Димитра Стамболиева и Марина Николова — кассира Орханийского комитета. За исключением хаджи Станю, который стойко все отрицал с начала и до конца, каждый арестованный подбавлял туркам сведений об организации и ее членах, и за несколько дней от Орханийской организации ничего не осталось.
По-видимому, единственным человеком, пытавшимся скрыться, был Общий. Несколько дней он прятался в Тетевене, а когда турки напали на его след, Милка, мать Станчо и Станю, попросила Ненку Павлову, бедную вдову, всегда готовую услужить за плату, переодеть Общего в женское платье и ночью проводить его в Гложене. Здесь Общий скрывался в доме Васила Ионкова, который переодел его торговцем уксусом и отправил в дорогу, дав ему лошадь, груженную бочонком и мешком орехов. О побеге Общего турки узнали почти сразу: на следующий день Ненку вызвали в суд, и за Общим была отправлена погоня. 27 октября турки поймали его в Чериково (ныне часть села Садовец); он крепко спал в конюшне постоялого двора, положив голову на мешок. Его доставили в Тетевен и в тот же день допросили. День еще не кончился, а он рассказал туркам все, начиная со своего участия в походе Гарибальди и кончая подробностями поездок по стране с Ангелом и Левским; он также назвал имена тех членов Ловечского комитета, которых знал. Пожар перекинулся в район, до тех пор не затронутый огнем, и 30 октября Марин Поплуканов и Димитр Пышков были арестованы. Общий назвал и Драсова, но тот в это время был в Румынии и избежал ареста.