На следующий день был составлен приблизительный фоторобот преступника, и с ним ознакомили весь личный состав столичной милиции. Это произошло 24 декабря. А 25 декабря Ионесян уехал из Москвы и прибыл в город Иваново. Здесь его кровавый маршрут пролег по двум улицам: Калинина и Октябрьской. И вновь его версия о профилактическом осмотре действовала безотказно: люди безропотно открывали перед ним свои двери и впускали в дом. В трех квартирах обстановка для Ионесяна оказалась подходящей: в них были лишь мальчик-подросток, пенсионерка и ученица девятого класса. Двоих из них Ионесян безжалостно убил, а школьницу изнасиловал и нанес ей несколько ударов топором (к счастью, девочка выжила). И вновь, как и в первом случае, преступник довольствовался малым: из квартиры мальчика была похищена одежда, деньги, облигации, авторучки; у пенсионерки он взял фонарик за три рубля и кошелек с 70 копейками; у девушки - электробритву "Харьков", две авторучки, электрофонарик.
Как только весть о бесчеловечных убийствах в Иванове достигла Москвы и стало ясно, что убийца - один и тот же человек, этому делу был придан статус особо важного. Подобных зверств в столице и округе давно уже не случалось. В Управлении охраны общественного порядка Мосгорисполкома создается оперативный штаб по поимке преступника, в который вошли: полковник милиции Анатолий Волков, Кузьма Горбачев, майоры милиции Фридрих Светлов, Николай Муравьев и другие. Дело под свой личный контроль взял министр охраны общественного порядка (так с октября 1962 года именовалось МВД) Вадим Тикунов. Он, в свою очередь, чуть ли не ежедневно информировал о ходе расследования председателя Совета Министров СССР Алексея Косыгина. От последнего информация шла выше - в Президиум ЦК.
Статус особо важного дела позволил органам милиции привлечь к его раскрытию многих известных людей из числа ученых, художников, скульпторов. К примеру, заслуженный деятель искусств Казахской ССР Наум Карповский вместе с сотрудниками милиции поехал в Иваново и после продолжительных бесед с очевидцами нарисовал предположительный портрет убийцы. Известный скульптор, профессор Михаил Герасимов также после бесед с людьми, видевшими убийцу, воссоздал подробный портрет преступника. Эксперты научно-технического отдела УООП изготовили сотни этих портретов и распространили их среди сотрудников милиции. По этому портрету и описаниям убийца выглядел следующим образом: рост высокий, выше 172 сантиметров, худощавый, плечи средней ширины, шея короткая, лицо худощавое, удлиненное, овальной формы, нос длинный, узкий, кончик острый, глаза большие с открытыми веками, губы средней толщины, рот среднего размера. Из одежды, бывшей на преступнике, упоминались: длинное поношенное пальто свободного покроя, темные брюки, суконные ботинки черного цвета на резиновой подошве, ушанка из меха, похожего на пыжик.
