厦门市公安局抽调143名民警组成专案组，采取“滚雪球”式排查方法，深入走访遇难者亲友、伤员及幸存司乘人员，最终查清160名乘客中除无名尸外全部人员的身份与行程。
通过制表列项，逐人核实乘车原因、携带物品、座位位置及目击情况。
经20多天反复核查，全车人员位置与物品摆放基本还原，唯有炸点处乘客身份成谜。
据站在通道上的乘客陈汉强回忆：“第一到第六位坐的都是外地男性，第六位约二十六七岁，国字脸，肤色黑，单眼皮，平头偏长，身体壮实，衣着较脏。”
伤员刘丽珍、林淑珍补充说：“此人腿上放一黑色提袋，双手护着，神情异常，穿旧衬衫不干净，左腿拱起、右脚踩地，座位旁有一个较大的黑色旅行袋。”
刘还提到，她曾两次经过前车厢，脚碰到地上旅行包，“感觉硬硬的”。
这些叙述进一步证实，无名尸生前就坐在左侧第六位，旅行包也是他带上车的，无主遗物属于该人。
为查找其身份，省公安厅在厦门先后召开四次全省协作会议，发出无名尸模拟画像和特征通报，发动群众大面积排查。
厦门全市动员，审查隐蔽战线线索、普查20—30岁男性常住人口、核查外来流动人口尤其是能接触炸药的民工群体，并对发案前离厦旅客逐一函调。
同时，结合清查非法爆炸物品行动，收缴大量炸药、雷管、枪支弹药等危险品。
科技手段也对无名尸进行了全面检验。经上海、江西公安技术部门推算，其身高约1.76米（排查范围1.72—1.80米），年龄27岁左右（范围25—30岁），血型A型，胸肌发达、体格强壮。
全省共排查出2500多名失踪人员，重点线索60多条，但逐一排除。
其间一度锁定惠安县流氓盗窃犯张志鸿，其当过石工、懂炸药，曾扬言制造爆炸。但经20多天侦查，最终在其妹夫家将其抓获，排除嫌疑。
另一线索来自南安县官桥镇一封署名“闽志刚”的匿名信，称“要以王志刚为榜样”。经三个月侦查，证实写信人是一名18岁青年，因家庭纠纷发泄情绪，与爆炸案无关。
省劳改局排查在逃人员时，发现宁化劳改大队逃犯黄可芬与无名尸特征高度吻合：27岁，曾非法买卖炸药雷管，1979年9月破窗越狱后下落不明。
专案组立即将其列为重点嫌疑对象。省公安厅专门会议部署追查其行踪，印发载有其照片、指纹、笔迹的通报，派员赴其可能落脚的三明、宁德、建阳乃至浙江温州、丽水、金华等地调查。
办案人员顶严寒冒酷暑，历时9个月，跨越4省13个地区67个县市，走访498人，逐步摸清黄可芬的情况：
黄可芬，化名吴国汉、陈志平等，27岁，浙江苍南人，后迁居福建顺昌。兄弟六人，排行最小，好吃懒做。
1975年因炸鱼、伪造票证、盗窃被拘留，1978年5月因结伙盗窃、买卖炸药雷管被捕，判刑5年。
1979年9月越狱后，曾逃往邵武、浦城，两度潜回浙江，又至福鼎苍岭采石场找打石工蔡大振购买炸药。
蔡大振交代，黄可芬越狱后曾购3千克炸药、5发雷管，称“要去三明炸鱼”。
与黄熟悉的刑满释放人员吴联意称，黄常说“吃在嘴上，死在路上”。在押犯人张文辉、唐海江透露，黄随身带炸药雷管，懂用电知识，曾企图盗枪抢劫、炸死仇家。
黄的二姐黄林梅、外甥蔡祖川证实，黄越狱后两次投宿，穿红色棉毛运动衣裤，与现场遗留衣物一致。另有8人证实，黄习惯携带2米钢卷尺，爱穿棉毛运动服。
专案组研判认为，黄可芬性格凶悍，熟悉炸药，有重大作案嫌疑。
1982年3月15日，厦门木器厂工人在厂仓库屋顶发现一只被炸断的右手掌，距炸点142米，与无名尸抛落方向一致。
该手掌经9个月风吹日晒，已干瘪发黑，指纹模糊。送省公安厅处理后，终于提取出清晰指纹，与黄可芬服刑期间所留指模比对——认定同一。
1982年7月10日，厦门市公安局写出破案报告，认定黄可芬为“6·24”案犯，依据包括：
一、年龄、身高、血型、指纹、体貌特征与无名尸同一；
二、坐于炸点正上方，其携带旅行包置于通道；
三、现场钢卷尺、红色运动裤等物与黄生前所用相同；
四、黄性情凶悍，熟悉炸药，有作案动机与条件；
五、公安部126研究所复核无误。
7月28日，厦门市委、市政府向省委、省政府呈报破案结论。9月6日，省委、省府批复：“同意，就是他。”
历时一年多的艰难侦查，“6·24”厦门公交车爆炸案，终于真相大白。