白占林、武金川、石喜玉、温乐德最初都是村里的民兵，在环境恶劣时，投敌叛变，当了复仇队员，1947年1月12日随敌回村，公开抓人、打人、杀人。大象镇复仇分队长武金川，2月5日在大象镇被逮捕，当天下午，被押到云周西村。燃烧着为烈士复仇火焰的云周西村群众，在刘胡兰烈士就义处，把这个罪大恶极的刽子手镇压。在大庙前人群中带走刘胡兰的复仇队分队长白占林，2月18日被大象镇民兵在保贤村扣捕，押解到神堂底村交给公安部门，在中庄村被镇压。复仇队员温乐德1951年被依法管制。
石喜玉被捕后，被押送到文水公安局。在审讯中，他不承认曾被抓到大象镇后见过吕善卿，更不承认出卖刘胡兰的罪行，说随敌回村打人、杀人是被迫的。因为没有更多的确实证据，1948年春经县委书记、县长批准，石喜玉被取保释放。
云周西村村长孟永安，1947年1月12日随敌回村，担任残杀人民大会的主席。1947年7月，他从清徐煤矿被追捕回来，后病死在监狱中。屠杀7烈士的阎系帮凶韩拉吉，因和伪乡公所指导员争风吃醋，1947年12月被敌打死。阎系二一五团团长关其华，一营营长冯效冀，在1948年6月21日的介休“张兰战役”中被解放军击毙。
五、捕“漏”
新中国成立后，制造和参与刘胡兰惨案的凶手，还有一批漏网在逃，人民并没有因为这笔血债的部分参与者被惩而停止对案情的进一步调查。
与文水县东边毗邻的祁县是晋中平原上的一个富庶大县，贾令镇是祁县的一个大镇，镇上有家“万和堂”药铺。1948年祁县县城解放后，“万和堂”药铺新来了一个炊事员。此人虽然烹调手艺不怎么出色，但老实、勤快，不善言谈，见人面带微笑，毕恭毕敬。
1950年3月，中共中央发出了《关于严厉镇压反革命的指示》，各级政府按照中央指示，对各类反革命分子进行了镇压和清算。“镇反”运动开始后，在云周西村召开的农民控诉会上，一位农民谈到，他在祁县贩枣时见到一个人，很像杀害刘胡兰等烈士的首凶许得胜。在场采访的新华社山西分社记者吴钢听后，认为这是全国人民十分关心的大事，调查如有进展可以密切配合全国镇反运动的进行。他当即在公安部门的协助下，驱车赶赴祁县进行深入调查。原来，贾令镇“万和堂”药铺那位炊事员，正是阎系七十二师二一五团一营二连连长许得胜。许得胜参与屠杀刘胡兰等烈士后，因为杀人有“功”，不久被提升为营长。1947年2月2日，文水县城解放时，他逃回原籍祁县武乡村继续作恶。1948年，祁县县城解放，许德胜逃至贾令镇，潜伏在“万和堂”药铺当了炊事员。经群众检举揭发，1951年公安部门将许得胜拘捕，4月4日在祁县武乡村许犯被枪决。
1947年2月，杀害刘胡兰等7烈士的首凶“大胡子”张全宝在“交城战役”中被击伤，在医院住了5个月，出院后任阎系亲训师一团五连少尉指导员。1948年6月在介休“张兰战役”中，又被人民军队击伤。1949年3月，张全宝又跑到太原追击师三团五连当上了上尉连长。4月24日，太原解放，张犯被俘。他被送到华北军区教导团二团训练了3个月，7月间，转察哈尔农垦大队劳动改造。
张全宝深知自己罪恶严重，化名为张生昊，隐瞒了杀害刘胡兰等7烈士的历史，1950年7月25日被释放。8月1日，张全宝回到了原籍运城县运城镇卫家巷。他弄掉了惹人注意的胡子和腮上长着长毛的黑痣，摆了一个纸烟摊子，做起了小买卖。1950年冬，歌剧《刘胡兰》在运城上演，引起的反响盛况空前，街头巷尾，人们都在谈论着女英雄刘胡兰的故事。在街头摆纸烟摊的张全宝，听着人们的议论，吓得心惊肉跳。没等太阳落山，他就早早收摊，回到家匆匆吃了饭，照着镜子打扮起来。他先把两腮刚刚露出黑茬茬的胡根刮了两遍，胖胖的脸显得一片青白。然后，他穿上一件棉大衣，头上戴顶带耳棉帽，用大口罩包住大半个脸，又戴了一副茶色眼镜。天色渐渐黑了，张全宝向戏院走去。
歌剧《刘胡兰》连演数场，场场爆满。张全宝低头挤进人群，躲在剧院最后面，胆战心惊地看完全剧。回家躺在床上，张全宝脸上露出一丝笑意。原来，歌剧中屠杀刘胡兰等烈士的大胡子叫“许连长”——许连长就是许得胜，编剧也弄不清楚事实的真相了——看来这一关又躲过去了。
张全宝高兴得太早了。镇反运动开始后，被关押在山西省万泉县公安机关的阎系七十二师二一五团一营机枪连文书王连成和二一五团二营副营长傅永清，在党的政策感召下，检举出张全宝躲藏在运城的线索。1951年5月8日，运城县公安局公安人员包围了张犯的住宅。公安人员破门而入，将其抓获。运城县公安局把张犯转押到万泉县公安局。经过万泉县公安机关多次审讯，张全宝供认了密谋和杀害刘胡兰等7烈士的全部事实。
侯雨寅也是杀害刘胡兰等烈士的凶手之一。1947年2月1日，在交城县的西岭、东社战役中，侯雨寅被八路军交文支队擒获，被押送到吕梁九分区联络部训练大队受训。他隐瞒了密谋杀害刘胡兰等7烈士的全部经过，于3月16日被释放，回到原籍程山县宝泉庄。1950年秋，晋南稷山县一伙反革命分子串联地下组织“汾南游击队”，阴谋暴动，妄图颠覆人民政权，侯雨寅亦参加到其中，自命为“大队长”。正当侯雨寅做着颠覆人民政权美梦的时候，1951年5月11日，他被程山县公安局逮捕，当晚又被押解到万泉县公安机关。在审讯中，尽管他百般狡猾，但在确凿证据前，终于不得不承认了自己所犯下的罪行。
1951年6月22日下午，绿杨夹道的文（水）祁（县）黄土路上，驶来一辆双套骡子大车。车上三四个公安人员押着两个凶犯，车两旁还跟着七八个公安民警，双手紧握步枪，威武雄壮。马车前盘上，捆着小个子侯雨寅，张全宝则被捆在车厢里。经过公审，二人被就地枪决。
六、追叛
1958年9月，在湖南省工作的陈德邻（陈照德的六弟，当时任湖南省吉首县委组织部长）和其他受难者家属，向公安机关检举了石五则过去的可疑表现。公安机关根据检举的材料，进行了严密的侦察。同年12月，公安人员来到云周西村，依靠广大群众的检举、揭发，获得了新的材料。12月19日，文水县公安局将调查结果送汾阳县政法办公室（当时文水、汾阳、交城合并为汾阳县）。12月30日，公安机关又送去一份补充材料，政法办公室搁置了这些材料未及时予以处理。
1959年6月，中共山西省委书记处书记、副省长郑林来云周西村视察工作时，指示政法机关迅速处理这一案件。县委书记召集有关人员做了研究，并呈报地委。地委研究后，派出得力干部用了两个月的时间在10个主要地区（如旅顺、太原等）进行侦察，进一步澄清了部分案情，石五则等三人成为重点调查对象。
1959年9月，文水县公安人员在云周西村逮捕了石五则、张生儿、石喜玉。翌年8月，公安局又逮捕了书写告密材料的张德润。公安部对此案非常重视，指示组织省、地、县联合专案组，并要求山西省公安厅一定要把此案彻底查清。1960年5月30日，联合专案组到达文水后进行了为期半年多的调查，终于搞清楚了石五则、韩拉吉和张生儿“告密”的全部真相。
石五则为人阴险狡猾，公安机关曾在1947年10月怀疑他出卖刘胡兰而将他扣捕。当时，由于他未承认出卖刘胡兰的罪行，又因当时文水城被敌人占据，党政军民一致对敌，没有来得及进行周密的侦察，未获足以证明其罪恶的确切证据，1947年12月23日石五则被暂时释放。石五则回村后，为了掩盖罪恶真相，嫁罪于人，向别人大肆宣传说，石三槐把什么都暴露给“勾子军”了。在威严的法庭上，尽管石五则装聋作哑，百般抵赖，在大量的证据面前，他不得不承认了自己的所作所为。
张生儿对他参与杀害刘胡兰等7烈士的罪恶事实供认不讳，1962年被判处有期徒刑10年。石喜玉亦承认自己充当帮凶的杀人事实，被判处死刑。大象镇复仇队员、逮捕刘胡兰烈士的温乐德，1959年12月23日在大象镇被捕，1962年被判处有期徒刑7年。
逮捕在案和由外地解押文水监狱的罪犯有：原阎系七十二师政治部主任张称扶、二一五团政治主任夏家鼎、政治室秘书李天科、一营机枪连长李国卿、一营二连三排排长申灶胜、一排排长牛志义等人，他们都得到了应有的制裁。阎系二一五团一营二连四排排长李保山1960年7月21日畏罪自杀。
1963年2月14日，石五则被文水县人民政府枪决。至此，刘胡兰等7烈士惨案的侦破和处理工作全部结束。
