Угрозыск, охотясь за Пантелеевым, постепенно приближался к цели. Каждый день розыска приносил все новые и новые аресты наводчиков, бесчисленных сожительниц-соучастниц Пантелеева. Позднее, на дознании, он говорил, что в начале осени 1922 года он уже чувствовал себя, как затравленный зверь. Чувство это, однако, не помешало Леньке продолжать налеты. Он лишь в очередной раз изменил способы их совершения. 25 августа, около 4 часов утра, на Марсовом поле он и Гавриков, вооруженные револьверами, остановили извозчика, на котором ехали трое человек. Грабители, поигрывая револьверами, сняли с них верхнюю одежду, отобрали деньги, часы и обручальные кольца. Затем Пантелеев и Гавриков укатили на том же извозчике. Такое же ограбление Пантелеев совершил на улице Толмачева у клуба «Сплендид-Палас».
В эту ночь на проспекте Нахимова начальником конного отряда милиции Никитиным был остановлен какой-то тип. Поводом к задержанию послужил крик из толпы: «Это налетчик!» Неизвестный, открыв стрельбу из «кольта», бросился бежать, но его догнали. Он был ранен, и его отправили в Мариинскую больницу, где он и скончался. Это был Белов, один из ближайших помощников Пантелеева.
4 сентября Пантелеева и Гаврикова удалось-таки схватить. Днем налетчики зашли в обувной магазин — нет, не для грабежа, а чтобы купить себе обувь (убийцы ведь тоже носят ботинки). Пока они примеряли модные туфли, в магазин зашли двое милиционеров из местного отделения милиции. Один из них узнал Пантелеева, но бандит успел отреагировать — выхватил револьвер и стал стрелять. В перестрелке один из милиционеров был смертельно ранен, но второй с помощью подоспевшего подкрепления сумел задержать преступников.
В тюрьме Пантелеев и Гавриков сидели недолго. В ночь с 10 на 11 ноября они сумели бежать с еще двумя членами своей банды — Рейнтоном и Лысенковым. И снова потянулись ограбления и убийства. Среди убитых был инженер Студенцов — при его ограблении Пантелееву показалось, что инженер вынимает из кармана оружие, и бандит выстрелил, не раздумывая. При ограблении одной из квартир убили хозяина, профессора Романченко.
Для поимки банды ГПУ создало ударную группу, были определены места возможного появления Пантелеева, установлены засады.
Во время пьянки в ресторане «Донон» Пантелеев и Гавриков поскандалили со швейцаром, и метрдотель вызвал милицию. Гаврикова задержали, а Пантелеев при попытке задержания был ранен в левую руку, но не остановился и побежал по направлению к Марсову полю. Подбежав к Инженерному замку, он перелез через забор и спрятался в Пантелеймоновской церкви. Моментально сообщили в Угрозыск, и буквально через несколько минут на место прибыли агенты с собакой-ищейкой. По кровавому следу собака довела до Марсова поля. Дальше след терялся. Наугад прошли по Пантелеймоновской, прошли мимо церкви и… не заметили лежавшего там Леньки. Раненый, Пантелеев решил отправиться на одну из самых отдаленных квартир на «Пряжке». Вышел на пустынный Невский, где к тому времени уже ходили дозоры, искавшие бандита. У самой Садовой улицы Пантелеев чуть не попался. Увидев приближавшийся патруль, он присел на каменную тумбу у ворот одного из домов и, подняв высокий воротник своего тулупа, притворился спящим ночным дворником….
Один из дозорных подошел к нему и спросил, не видел ли он такого-то, и перечислил налетчику его же собственные приметы.
— Не знаю, не-е… Я три дня, как из деревни приехамши, — пробурчал «дворник». Дозорные пошли дальше. А неуловимый Ленька снова исчез.
Чувствуя, что конец все-таки неминуем, Пантелеев решает, что терять нечего, и, как проигравший игрок, становится все наглее и наглее. Окруженный такими же наглыми и жестокими бандитами. Ленька теперь выводит свою банду не только на налеты, но и на уличные грабежи, не только ночью, но и днем. В последний свой месяц он вместе с Мишкой Корявым (Лысенковым) и Сашкой Паном (Рейнтоном) совершил 10 убийств, около 20 уличных грабежей и 15 вооруженных налетов.
Уголовный розыск и ГПУ выделили на «дело Пантелеева» лучших работников, в течение последних. двух недель они буквально не слезали с автомобилей. В городе было размещено около 20 засад. То и дело поступали новые сведения, сыщики буквально «сели на хвост» бандита, и он каждые полчаса менял места. Теперь ему было уже не до налетов и грабежей — он думал только о том, как спасти свою шкуру.
Хотя большинство конспиративных квартир банды было провалено, Пантелеев все еще верил в свою удачу. Вечером 12 февраля 1923 г. он вместе с Корявым шел на одну из надежных «хаз», весело посвистывая, с гитарой в одной руке и корзиной в другой. Пантелеев вошел в квартиру первым, за ним Лысенков. Ленька был уверен в том, что квартира «свободна», и не смотрел по сторонам. Но едва он оказался в прихожей, как из комнаты раздались выстрелы. Пантелеев был мгновенно убит. Лысенкова пуля лишь слегка ранила в шею, но он был так ошеломлен, что не пытался оказать сопротивление и в испуге поднял руки вверх.