Вы абсолютно правильно оцениваете ситуацию.
Вы можете написать заявление в полицию. Можете прийти на прием к участковому. Именно так и надо делать. Если у вас есть расписка, сделайте с нее ксерокопию и приложите к своему заявлению. Также потребуется копия договора (или любого другого документа), по которому вы приобрели мотоцикл в свою собственность. Сотрудник полиции вас вызовет на прием, проведет опрос, задаст уточняющие вопросы и поможет разрешить ситуацию.
Если это не поможет, то потребуется обратиться в суд с виндикационным иском (об истребовании вашего имущества из чужого незаконного владения). Но, эффективнее действовать через полицию.