Временный штаб розыска разместился в буфете станции Голутвин. Когда туда привели Трефа, его хотели покормить, но Дмитриев запретил это делать, пояснив: «Иначе, господа, он работать не сможет, а нам ещё предстоит поиск». Основной версией убийства инженера Трофимова считался конфликт между ним и рабочими, требовавшими от покойного выполнения их требований — увеличения расценок, приёма на работу временно уволенных и прочее. Как оказалось, Трофимов получал письма с угрозами, в его дом пытались вломиться какие-то люди, но строгий и принципиальный начальник остался непреклонен, объясняя сослуживцам и близким, что, дав слабину, он позволит своим подчинённым распоряжаться собой как слугой. Несмотря на позднее время Трефа опять отвели в мастерские депо, и он снова был пущен по следу. На этот раз Треф повёл сыщиков в Митяево, рабочую слободу в четырех верстах от Голутвина. Собака то бежала со всех ног, то замедляла шаг и обнюхивала землю, петляла на одном месте и снова бежала, прыгая через рвы и ямы, а за нею следом устремлялись люди, на бегу высказывая сочувствие Дмитриеву, находя, что хлеб его тяжёл, если ему приходится каждый день вот эдак-то прыгать и бегать.
В Митяево Треф вывел полицейских к дому некоего Никиты Павлова, известного местного бандита, находившегося в бегах с 1907 года. Дом принадлежал родителям Павлова, которые сказали, что сына не видели уже давно, но обыск в их доме показал, что сынок навещает их часто и не с пустыми руками: в сундуках и погребе нашли много краденых вещей, пропавших из лавок и со складов после грабежей, причём некоторые из них сопровождались убийством хозяев и сторожей. Пока шёл обыск, были найдены свидетели, видевшие Павлова в Митяево в тот день возле мастерских. Треф все время просился искать дальше, чуя свежие следы, и когда решено было продолжить поиск, он прямо от дома родителей Павлова повёл Дмитриева и его коломенских коллег по следу и, выведя за город, в поле указал на фигуру, едва видневшуюся на дороге. Погоня устремилась следом, но Павлов, а это был он, заметив её, опрометью бросился к ближайшему лесу и, пока подтянули солдат для прочёсывания, успел уйти, воспользовавшись темнотой. Однако никакой вины на Трефе в этой неудаче не было, наоборот, все отмечали, что свою часть работы пёс выполнил образцово, как писали некоторые газеты: «Гораздо более умело, чем люди». Фактически он снова указал на убийцу, которого следовало искать. Это позволило следствию установить истину: рабочие обратились к Никите Павлову, тогда работавшему в мастерских депо, с просьбой «найти на инженера управу»; однако ни записки с угрозами, ни попытки «попугать» не помогли, и тогда, чтобы поддержать «авторитет», Павлов взялся «замочить начальника». Об этом узнал помощник машиниста Кошелев и хотел предупредить Трофимова, но не успел: он был убит за неделю до того, как убили Трофимова. Экспертиза установила, что пули, сразившие Кошелева и Трофимова, были выпущены из одного оружия. Как оказалось, из того же пистолета убили и бобровского лавочника Григорьева, у которого отняли всего 50 рублей, а товары, найденные в доме Павлова, принадлежали голутвинскому лавочнику, убитому за год до описываемых событий. Таким образом, начал распутываться целый клубок преступлений, совершённых местным Робином Гудом. В январе 1910 года Павлов, которого усиленно искали уже после отъезда Трефа и Дмитриева, в конце концов, попав в засаду, был убит в перестрелке, а его сообщники были арестованы ещё через несколько дней.
В конце января газеты раструбили о новой победе собаки-сыщика. В ночь с 27 на 28 января была совершена кража в квартире Ореста Ивановича Емельянова, казначея и смотрителя Николаевского сиротского профессионального женского училища. Квартира смотрителя помещалась в здании училища, в доме № 20 на Солянке, рядом с Николаевским Воспитательным домом. Неизвестный вор, проникнув ночью в окно, пробрался в спальню Емельянова и, совершенно его не потревожив, вытащил 400 рублей из кармана пиджака, висевшего на спинке стула. Пропажа обнаружилась утром, и все училище было поднято на ноги. Было ясно, что украл кто-то свой: вор знал порядки в доме, расположение комнат и даже обстановку в квартире смотрителя настолько, что ничего не задел, совершая кражу, уверенно двигаясь в ночной тьме. Розыски, проведённые своими силами, толку не дали — следы под окном были затоптаны любопытствующими, а пиджак, из которого вытащили деньги, побывал во многих руках. В полицию о краже дали знать около двух часов дня, так что розыск Треф начал только в три часа.
Это было больше похоже на издевательство над благородным животным! Семь часов кряду собака мучительно отыскивала следы похитителя и не находила их — слишком много народу побывало на месте. Но вот, уже около одиннадцати часов вечера, Треф вдруг сделал резкое движение и бросился по лестнице во двор, за ним следом поспешили Дмитриев и сыщики. Собака привела их к двери в полуподвал Воспитательного дома, за которой была квартира истопника, служившего при этом заведении более десяти лет, крестьянина Подольской губернии Павла Жукова. Самого хозяина дома не было, он возился в дровяном сарае и возле печей, протапливая их на ночь, но смотритель открыл дверь ключом со связки запасных, имевшихся в его распоряжении. Когда дверь отперли, первым в квартиру вбежал Треф, который немедленно стал рыться в вещах Жукова и в его постели. Дмитриев отвёл пса в сторону, и сыщики, осмотрев постель, обнаружили под тюфяком 40 рублей. Срочно послали городового за Жуковым, которого привели в тот момент, когда первый обыск уже заканчивался. На столе лежали обнаруженные в тайниках, устроенных за кроватью и шкафом в квартире Жукова, золотые и серебряные вещи. Когда приунывшего истопника спросили, как в его квартире оказались золотые изделия, тот, смутившись, ответить ничего не смог. Тогда его спросили о краже денег у Емельянова, уточнив, что на него указала собака. Сражённый этим аргументом, Жуков признался, что участвовал в краже вместе с дворником Воспитательного дома Петром Сергеевым и одним воспитанником, которого они протолкнули в форточку, чтобы он им открыл потом окно. После чего Жуков выдал 205 рублей, спрятанных им в вентиляционной шахте, сказав, что найденные прежде 40 и эти деньги являются его долей, а остальное у Сергеева и воспитанника. Относительно же найденных у него драгоценностей истопник, начав давать показания, сообщил, что это часть украденного им у разных лиц в течение семи последних лет.
Когда допрос уже закончился, сыщики поинтересовались: «Как же ты не боялся красть рядом со спящим?» Жуков со страшным спокойствием ответил: «Кабыон бы проснулся, я б его зарезал, а не дал бы себя схватить!» Крепкий сон спас смотрителя училища от верной смерти.
Когда полицейские уже уезжали из училища, произошло событие совершенно удивительное: Треф, поджидавший с Дмитриевым во дворе того момента, когда можно будет ехать обратно в питомник, был спущен с ремня и, бегая по двору, нашёл и принёс к ногам своего хозяина узелок. Развернув его, Дмитриев увидел деньги, 70 рублей замусоленными бумажками. Стали выяснять, чьи бы это могли быть, и оказалось, что на днях у прачки Воспитательного дома пропали все сбережения, как раз 70 рублей. Видимо, тот, кто стибрил прачкины капиталы, увидав, как Треф отыскал краденое и воров, совершивших такую ловкую кражу в квартире смотрителя, испугался, что теперь с собакой начнут искать и деньги прачки. Поскольку похититель сам инкогнито подкинул деньги собаке, его решили не раскрывать, хотя для Трефа отыскать человека, подержавшего в руках этот узелок, было делом совсем несложным.
«Домой» в питомник при московском охранном отделении Треф вернулся после девяти часов сложнейшего розыска, и там его Дмитриев накормил на ночь. За хозяина Треф признавал только Дмитриева и слушался только его команд. Но даже в обращении с хозяином-дрессировщиком пёс был сдержан, никогда не ласкался и не заигрывал с ним. Ни от кого другого пищи Треф не принимал. Дмитриев приучил его к этому с раннего детства. Сделано это было специально, чтобы пса не смогли отравить. Учитывая, сколь опасен был Треф для преступников, такая мера предосторожности была отнюдь не лишней.
