Sáng 16/5, Phòng cảnh sát hình sự Công an thành phố Hà Nội nhận được tin báo từ Công an huyện Mê Linh về việc phát hiện thi thể nhiều vết thương ở bụng của anh Hà Văn Hưng ở vệ đê sông Hồng thuộc xã Thạch Đà.
Sau hơn một ngày truy lùng, 15h ngày 17/5, cảnh sát bắt được nghi phạm là Bình khi hắn chuẩn bị đi giết người. Một con dao bầu bị thu giữ.
Tại cơ quan điều tra, Bình khai 17h ngày 15/5 hắn lái ôtô qua xã Vạn Yên, huyện Mê Linh thì va chạm với xe máy do anh Hưng điều khiển chở Đoàn Văn Tùng (23 tuổi). Trong lúc hai bên to tiếng, Bình bị anh Tùng "dọa giết chết".
Bình bị Hưng và Tùng xịt hơi cay, cầm gậy gỗ, gạch tấn công, yêu cầu phải xin lỗi. Về nhà với vết thương ở gáy, sưng mắt, Bình bực tức và nảy sinh ý định trả thù.
Anh ta hẹn Tùng và Hưng gặp nhau ở quán karaoke để giải quyết mâu thuẫn. Khoảng 21h30 cùng ngày, cả ba uống bia với nhau trong phòng hát, rồi đi chơi tiếp ca hai. Khi về nhà lấy thêm tiền để cầm đi, Bình bị Tùng yêu cầu cho Hưng 10 triệu đồng. Bình dù bực tức song vẫn vờ chấp nhận để thực hiện kế hoạch trả thù.
Cho rằng đã bị đánh lại bị yêu cầu đưa tiền nên khi vừa gặp Hưng, Bình đã rút dao bầu đâm tử vong. Bình sau đó về quán karaoke chở Tùng đi và đâm chết tại địa phận xã Bắc Bình (huyện Lập Thạch)
Bình khai biết sẽ phải trả giá về tội ác nên đi tìm những người có mâu thuẫn với mình để "thanh toán" một thể. Hắn đến quán phở tìm người phụ nữ Thảo và chém trọng thương chị này.
Bỏ chạy sau khi gây liên tiếp ba vụ trọng án trong ba giờ, Bình lái ôtô đến địa phận huyện Tam Dương (Vĩnh Phúc) thì bị người dân chặn đường. Tuy nhiên, Bình không dừng lại mà điều khiển xe tải đâm thẳng vào chiếc ôtô của người dân tham gia truy đuổi. Hắn sau đó cầm dao bầu uy hiếp một tài xế taxi để cướp ôtô, dùng làm phương tiện tháo chạy.
Trên đường đi, Bình "đổi" taxi lấy chiếc xe máy và bỏ trốn về huyện Phổ Yên (Thái Nguyên). 13h30 ngày 17/5 Bình mua thêm con dao bầu và quay lại Vĩnh Phúc sát hại nạn nhân nữ tên Thư, 30 tuổi, ở huyện Yên Lạc.
Bình khai có quan hệ tình cảm với hai người phụ nữ này và gây án để thanh toán thù tức trước đây. Anh ta còn đang định đi thanh toán một người đàn ông vì mâu thuẫn từ nhiều năm trước song chưa kịp thực hiện thì bị bắt.
Tại cơ quan điều tra, Bình không tỏ ra sợ hãi, bình thản khai báo hành vi gây án. Nghi phạm kinh doanh thịt lợn, chưa có tiền án, đã có vợ con, kinh tế gia đình khá giả.