1923年3月间，徐州市镇平街正在营造一座饭店，工地上经常可以看到几个洋人到场指点，其中一个就是斥资建造饭店的意大利人米洛里。两个月后，这座有十余间客房的饭店落成，内部布置得极其清洁、漂亮，门口的招牌上说明“本店提供旅客食宿”。米洛里及其助手、俄国人克里姆?别施金前往徐州警察局，请求立案领照。警方认为，徐州井非对外开放的口岸，外人不能在此经营工商业，警察局不能为之立案并提供保护，因此限令米洛里等人在一周内离开徐州。
米洛里便带上礼品，专门拜会了警察局长杨以敬，说明有诸多困难，务求宽限一段时间。杨以敬收下礼物后，答复说：“米洛里先生有困难，可以宽延三周，但届时务望离去，否则上司怪罪下来，彼此多有不便。”
米洛里满口答应，但回去后，他根本不做撤离的打算，竟堂而皇之地开张营业起来。饭店雇用了中国厨师和侍役，主要由米洛里的妻子经营，米洛里则经常不在，据说多住上海，时来时往。
7月上旬，在一次酒席上，铜山县某乡绅士与徐州镇守使署的一名军官正好坐在一道，谈及今年春夏以来山东、徐州匪祸情况。该绅士说：“我乡土匪也是十分猖獗，我曾打算买支新式手枪自卫，可惜价钱太贵，没有买成。”军官随口问道：“手枪能随便买到吗？”
“能，只要有钱。”乡绅悄悄地说道，“镇平街有个洋人叫米洛里，他那里就有枪卖。前次，我辗转托了好几个人，才打听到。米洛里约我见面，打开皮箱，里面有20支大大小小手枪，任我选。”
这下，军官倒警觉起来了，他不动声色地追问：“有子弹吗？”
“有。米洛里说要多少有多少。一支手枪，他索这个数。”
乡绅伸出4个指头。
“400？那是贵了点！”军官说。
“太贵，我没买。”
酒席吃完，军官立即返回镇守使署，向陈调元报告这一情况。陈大个子听罢，马上联想到，最近汤山县驻军来过几次报告，说有几名外国人常拎着皮箱在各乡乱窜；因为是洋人，地方和军队怕惹麻烦，都不愿过问。“这批家伙大概就是贩卖军火的。怪不得土匪总能买到子弹，原来有个大老板坐在徐州。”想到这里，他马上发电向江苏督军齐燮元询问，省里是否知道米洛里其人，此人有何背景，此事当如何处置，齐燮元复电指示立即派兵协同当地警察查抄米洛里饭店。陈调元一面派人前往饭店，一面通知砀山县驻军对洋人严加检查。
军警们在米洛里饭店内上下搜查，终于在别施金房间的地板下，搜出几支手枪和千余发子弹，遂将米洛里夫妇和别施金三人分别羁押在饭店内。据饭店中国侍役交代，三天前刚从这里运走大批枪弹，听说两三天后又要有大批进货，今天恰巧是缺货之时。
警察局长杨以敬见此事闹大，不敢再麻痹怠慢，派了一名警官带着8名巡警驻守饭店，监视米洛里等人。米洛里身强力壮，具有典型的意大利人气质，十分冲动，说起话来手舞足蹈，加上本来品质恶劣，此时他多次要强行外出，几名警察被弄得困苦不堪。陈调元得知后，派了一名排长带一排士兵协助监守。不料，这更激怒了米洛里。一次，他摆出一副拳击手的姿势，把那排长击倒在地，嘴里还数着：“一二三四”，待排长刚刚爬起，他又挥拳将对方击倒。可叹那排长平素对士兵、对百姓横眉竖眼，此刻面对一个违犯了中国法律的洋人的老拳，竟不敢反击。还有一次，米洛里从酒柜里取出两瓶白兰地，独自狂饮，喝得酩酊大醉，突然抓起水果刀去刺守兵，幸好醉后手软无力，被众人夺下。镇守使署派去的冯翻译一再用英语劝慰米洛里，说根据领事裁判权，中国将和意大利方面一道会审，不会委屈他的。米洛里却对他大声咆哮：“滚开，你这只中国猪！”有时，他平静时又会得意洋洋地向军警们炫耀：“我到徐州几个月，已经卖掉大批武器，得了一大笔收入。”
再说砀山驻军接到陈调元命令后，加紧对洋人的注意，果然在乡间发现一个自称是罗马尼亚人的纳哈洛夫。检查时，士兵发现他的皮箱里装有3支手枪和800发子弹。纳哈洛夫一见败露，当即从腰间拔出手枪，试图武力拒捕，被几名士兵揿住，夺下武器。纳哈洛夫野性大发，接连将几名士兵摔倒在地，但终未能逃脱。经审问，纳哈洛夫来往徐州，都投宿于米洛里饭店，显系同伙。
20日，驻砀山火车站的士兵在检查登车旅客时，也发现一名持往徐州车票的麻脸洋人，便要他将所携皮箱交付检查。这时火车将开，此洋人连声抗议，说误了火车要找士兵算帐。士兵未加理睬，打开皮箱，果然有手枪10支，正准备动手逮捕，一抬头，才发现那人已乘士兵不备上了火车。士兵追赶过去时，车已开动，只好打电话通知徐州方面。徐州军警在火车站见到下车的麻面洋人，即派人跟踪，见他径往米洛里饭店投宿，遂将其扣留，并打电话通知砀山车站的几名士兵立即搭车来徐州。经这几名士兵指认，证实此人正是砀山逃犯，但这名洋人始终拒绝提供其姓名和国籍。
至此，米洛里饭店贩卖军火案已捕获米洛里夫妇、别施金、纳哈洛夫及其女儿、麻面洋人等6名人犯。陈调元命令士兵将他们押送南京，交江苏督军处理。