Theo cơ quan điều tra, khoảng 17h40 ngày 15/7, Công an huyện Thường Tín nhận được tin báo về việc anh N.V.H (SN 1972, trú tại xã Hồng Vân) đang đi bộ trên vỉa hè đến trước cửa số nhà 55 đường tỉnh lộ 427 bị một nam giới áp sát, dùng dao chém đứt lìa cẳng chân phải.
Sau khi gây án, hung thủ nhảy lên xe máy do một đối tượng khác điều khiển bỏ chạy về phía đê Hữu Hồng hướng đi trung tâm thành phố Hà Nội.
Quá trình điều tra, ngày 23/8, công an đã bắt giữ 1 trong 2 nghi phạm liên quan đến vụ án là Nguyễn Huy Hoàng (SN 2000, ở phường Bạch Đằng, quận Hai Bà Trưng).
Tại cơ quan công an, Nguyễn Huy Hoàng khai, do có mâu thuẫn về tiền bạc với nạn nhân N.V.H, nên khoảng 13h ngày 13/7, Vũ Tá Đăng (SN 1994, trú tại phường Trúc Bạch, quận Ba Đình, Hà Nội) gọi điện cho Nguyễn Huy Hoàng rủ đi “giải quyết” mâu thuẫn với anh H.
Chiều 14/7, Vũ Tá Đăng đưa cho Hoàng một chiếc biển kiểm soát để lắp vào xe nhằm tránh bị phát hiện, còn bản thân Đăng mang theo một con dao "mèo", đầu nhọn dài khoảng 45-50cm. Cả hai đi đến dốc Vân La, xã Hồng Vân và đỗ bên đường, đối diện nhà anh H. khoảng 30 phút nhưng không thấy nạn nhân nên đèo nhau quay về.
Tiếp đến 16h ngày 15/7, Hoàng đang chơi ở nhà bạn thuộc khu vực đường Hồng Hà thì Đăng gọi điện. Hoàng hiểu ý Đăng nên đã về phòng trọ lấy túi đeo chéo đựng con dao, rồi mặc áo chống nắng, đội mũ bảo hiểm, đeo khẩu trang che gần kín mặt, lên đường.
Khi gặp, Đăng đưa cho Hoàng mặc một chiếc áo khoác màu xanh của một hãng “xe ôm” công nghệ, sau đó cả hai di chuyển về Thường Tín.
Khi đến đường tỉnh lộ 427, phát hiện anh H. đang đi bộ trên vỉa hè, Đăng bảo Hoàng dừng lại, rồi đăng cầm dao áp sát từ phía sau, chém đứt lìa cẳng chân nạn nhân rồi lên xe của đồng bọn tẩu thoát.