九月十四日河北省政府召开新闻发布会通报三鹿婴幼儿配方奶粉重大安全事故调查进展情况。河北省公安厅政治处副主任史贵中表示，事发后，警方经过深入调查相继排除流通销售、产品储存、生产加工环节添加三聚氰胺的可能性，将目标锁定原奶及其原材料采购环节。
三鹿原奶来源主要有四种途径：一是牧场模式，这种模式是集中饲养百头以上奶牛，集中饲养、统一送奶；二是奶牛养殖小区的模式，由小区业主提供场地，奶农在小区内各自养自己的奶牛，由小区统一采奶运送；三是挤奶厅模式，奶农各自散养奶牛，统一到挤奶厅采奶；第四种就是以上三种模式的交叉。
警方调查发现其中有四十一户经营者有掺入三聚氰胺的重大嫌疑，在摸清了这四十一户的具体位置，负责人及其员工的基本结构和活动规律之后，警方于九月十二日凌晨五时组织涉案地的近八百名民警进行清查。现场查获疑似三聚氰胺物质。
史贵中说：“经过对其中七十八名有关人员进行依法传唤，其中十九人因为涉嫌生产销售有毒有害食品罪，被依法刑事拘留，其中十八人是牧场、奶牛养殖小区、挤奶厅的经营人员，还有一人是非法出售添加剂的经营人员。据他们供认，向原奶中添加三聚氰胺的目的就是为了提高奶中的蛋白质监测指标，非法牟利。”..三聚氰胺分子式为C3N3(NH2)3，又名氰尿酰胺，俗称蜜胺，是一种有机化工中间体，日常主要用途是与醛缩合，生成三聚氰胺－甲醛树脂，用于涂料、层压板、模塑料、粘合剂、纺织和造纸等，此外还可用于皮革鞣制、阻燃化学品以及脱漆剂等。
不法厂商在植物蛋白粉中添加三聚氰胺的前提之一是，三聚氰胺物理性状为“白色单斜晶体、无味”，这与蛋白粉相仿。前提之二，此物质易于购买，也易于生产，成本很低。
蛋白质主要由氨基酸组成，其含氮量一般不超过30%，而三聚氰胺的分子式显示，其含氮量为66％左右。由于“凯氏定氮法”只能测出含氮量，并不能区别饲料中有无合规添加剂或违规化学物质，所以，加了三聚氰胺的饲料理论上可以测出较高的“蛋白质含量”。因此，在饲料或食品中添加这种化学物质，其含氮量立即大幅上升，从而蛋白质含量“虚高”。
但是，三聚氢胺本身无法替代蛋白质，几乎没有任何营养价值。加了这种物质，造成的只是蛋白质含量提高的假象。三聚氰胺价格并不高，由于其在化工、装饰市场广为使用，想获得并不难。使用此法成本低，但可造成产品营养价值高假象。
三聚氰胺并非惟一的替代添加物，出于相同的原理，只要含氮量大于普通植物蛋白质的化学物质，且性状和价格具备条件，在理论上都存在被不法厂商利用的可能性。很多厂商用三聚氢胺拉高饲料蛋白质含量后，再加入低价的淀粉等，作低蛋白质含量。以上两种操作，从经济上讲都有较大套利空间。