当时，众人都认为刺客是成德军节度使王承宗所派来的，因此搜查的目标便是河北口音的可疑人员。
王承宗乃是契丹人，其祖父王武俊原为成德军首任节度使李宝臣麾下大将，参加过安史叛军，后一直在成德军中任职。唐德宗建中二年（公元781年），李宝臣病死，军中推其子李惟岳为留后，并上书朝廷请求继承节钺。在朝廷拒绝其要求后，李惟岳遂发动叛乱，与魏博节度使田悦、平卢节度使李正己等人联兵。朝廷也下诏调集河东、昭义、河阳、永平等节度使及神策军前去讨伐。在朝廷大军压迫下，成德镇很快分离崩析，大将张孝忠（后任义武节度使）、康日知（后任深赵观察使、奉诚节度使等职）等人先后以城归降，建中三年（公元782年）3月，时任成德兵马使的王武俊也在前线倒戈，进入恒州城杀死李惟岳，传首京师。
但是因为不满朝廷未能让其继任成德军节度使，不久后，王武俊复叛，与淄青李纳、魏博田悦、幽州朱滔相互勾结，自称赵王。其后虽在昭义节度使李抱真劝说下削去王号，但其家族沿袭河朔故事，手握强兵，不上租赋，自传节钺，不由朝廷，已经实现了三代世袭，割据恒、冀、赵、深、定、易六州三十余年。
当今天子李纯即位后，励精图治，先后削平了西川、镇海、夏绥等藩镇的叛乱。成德、淄青、淮西等镇颇有唇亡齿寒之感，遂相互交通，同气连枝，以阻朝廷布置。在朝廷下诏讨伐淮西吴元济后，王承宗便上书要求朝廷罢兵宽宥之，并派遣大将尹少卿到长安城游说宰辅大臣，结果被武元衡怒斥遣回。王承宗衔恨在心，多次上书称武元衡有罪，要求天子予以处理。因此，王承宗成为刺杀武元衡的最大嫌疑对象。
此时兵部侍郎许孟容不满朝廷大臣畏惧报复不敢追捕刺客的行为，在朝堂上对天子哭泣道：“自古未有宰相横尸路隅而盗不获者，此朝廷之辱也！”又到起草诏书的中书省处进言：“请奏起裴中丞为相，大索贼党，穷其奸源。”
不久后，朝廷终于下诏，要求“中外所在搜捕，获贼者赏钱万缗，官五品；敢庇匿者，举族诛之。”
在天子的严厉催促下，京兆尹会同金吾卫在京城中展开大追捕，不单平民百姓家，连公卿大臣宅邸中有可以藏匿逃亡者的夹壁、复屋都一一检查过去。
因为王承宗嫌疑最大，因此成德军设置在长安的进奏院成为有司侦查的重点，其人员进出、交往都被监视。当时，各镇节度使均在长安设置进奏院，负责传达朝廷诏令、呈递本镇表文、办理本镇上供赋税等事宜。同时，进奏院也是各镇派驻在长安的情报机构，负有窥伺朝廷动向、交结朝廷大臣、监视本镇属官在京活动的职责，同时进奏院也是许多阴谋的策划地，根据节度使的布置散布谣言，扰乱朝廷行政，甚至实施破坏行动。
不久之后，神策将军王士则上书告发王承宗派遣成德军进奏院内的张晏等人实施了刺杀武元衡的行动。
王士则是王承宗的叔父。王武俊生有四子，长子王士真，其余三子分别为王士清、王士平、王士则。王士真为人骁勇善战，勇冠全军，同时又沉谋有断，富有心计。当年李宝臣因为顾虑死后其子暗弱不能服众，因此多以小事诛杀大将。王士真时任帐中亲将，又娶了李宝臣的女儿，他秘密交结李宝臣左右亲信，多次保护了王武俊的安全。之后，更是在王武俊前线倒戈时利用住宿于府衙的机会擒获李惟岳出衙，并将其缢死。
王武俊死后，王士真不出意外继承了节度使的职位，后又传王承宗。
王承宗继位后，因为受到其猜忌，王士则不得不出奔，逃往长安，被朝廷任命为神策大将军。在武元衡被刺事件发生后，一直怀恨在心的王士则认为报仇的机会来到，便与兄弟王士平相谋告发。王士平娶了公主，曾任安州刺史等职，此时因为交结宦官被贬官，正郁郁不得志，因此两人一拍即合。
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