Theo hồ sơ vụ án, ông Trần Văn Thêm và người em họ cùng quê là ông Nguyễn Khắc Văn thường đi xe đạp thồ từ huyện Yên Phụ (tỉnh Bắc Ninh) đến huyện Tam Dương (tỉnh Vĩnh Phúc) để bán thuốc lào và mua quả trám đen.
Đêm ngày 23-7-1970, ông Thêm và người em họ vào ngủ tại một lều cắt tóc thì bị cướp tấn công. Bị 2 anh em đánh lại, tên cướp lao xuống sông biến mất.
Trong khi đó người em họ bị tử vong do vết thương nặng. Sau vụ việc, ông Thêm đã bị cáo buộc giết em họ để cướp của.
Tháng 8-1972, Tòa án nhân dân tỉnh Vĩnh Phú tuyên tử hình ông Thêm. Tháng 8-1973, cấp phúc thẩm cũng y án sơ thẩm vì Hội đồng xét xử cho rằng đủ căn cứ tuyên tử hình ông vì tội “Giết người” và “Cướp tài sản”.
Suốt quá trình bị bắt cũng như tại tòa, ông Thêm liên tục kêu oan.
Năm 1975, sau khi đối tượng Phan Thanh Nhàn (trú tại xã Đồng Tĩnh, huyện Tam Dương, tỉnh Vĩnh Phúc) khai giết hại nạn nhân Nguyễn Khắc Văn, Ủy ban thẩm phán Tòa án tối cao đã mở phiên tòa theo thủ tục giám đốc thẩm tuyên hủy toàn bộ 2 bản án phúc thẩm, sơ thẩm và giao hồ sơ để cơ quan công an điều tra, xử lý lại theo quy định của pháp luật.
Trên cơ sở quyết định của giám đốc thẩm, cơ quan công an đã tạm tha cho ông Trần Văn Thêm với lý do có vết thương trên đầu nên Bộ Công an cấp cho 1 giấy miễn lao động nặng rồi cho về quê.
Trở về quê, ông Thêm và gia đình tiếp tục có nhiều đơn kêu oan đến các cơ quan Nhà nước để trả lại danh dự cho mình.
Vụ án này, năm 2015 Tòa án nhân dân Tối cao đã sao chụp và nhận được các tài liệu liên quan do gia đình ông Thêm cung cấp. Từ đó, các cơ quan tố tụng đã tiến hành xem xét, xác định ông Thêm không thực hiện hành vi giết ông Nguyễn Khắc Văn năm 1970.
Tới tháng 8-2016 các cơ quan tố tụng Trung ương đã công bố quyết định đình chỉ bị can và công khai xin lỗi đối với ông Trần Văn Thêm, kết thúc 43 năm oan sai.
Trong thời điểm này, gia đình ông Thêm đã yêu cầu bồi thường 12 tỷ đồng, nhưng qua nhiều phiên thương lượng giảm còn 6,7 tỷ đồng.
Trên cơ sở công văn đề nghị cấp kinh phí của Tòa án nhân dân Tối cao, Bộ Tài chính đã cấp kinh phí và Tòa án nhân dân Cấp cao tại Hà Nội đã tiến hành việc chi trả tiền bồi thường theo quy định cho ông Trần Văn Thêm.