Chỉ sau hơn 3 giờ xảy ra vụ án mạng nam thanh niên bị đâm tử vong tại địa bàn phường Mỹ Đình 2, Công an quận Nam Từ Liêm phối hợp cùng các đơn vị nghiệp vụ Công an TP. Hà Nội đã bắt giữ được nghi phạm gây án là Nguyễn Văn Quang (SN 1982, trú tại phường Mỹ Đình 2, quận Nam Từ Liêm, Hà Nội).
Bước đầu, tại cơ quan công an, Quang khai nhận do quen biết với anh Lê Phùng T (quê Nghệ An) nên khoảng 20h ngày 19/9, đối tượng cùng một người tên D (hiện chưa rõ danh tính) đến phòng trọ của anh T ở ngõ 63/30 Lê Đức Thọ, phường Mỹ Đình 2 chơi. Khi Quang đến nơi, anh T. không có ở phòng trọ.
Ngay sau khi xảy ra vụ án, các đơn vị nghiệp vụ đã nhanh chóng có mặt tại hiện trường tiến hành điều tra, truy bắt nghi phạm gây án.
Lúc này, Quang và D gặp anh Nguyễn Đức L (SN 1995, quê Nghệ An) đang nằm tại phòng này nên hỏi về anh T thì L hỏi lại "làm sao?" dẫn đến việc hai bên xảy ra mâu thuẫn.
Tối 21/9, Quang và D đến hồ Phú Mỹ (phường Mỹ Đình 2) để gặp L nói chuyện. Khi đến nơi, L đã đem theo 1 chiếc tuýp sắt vụt 1 nhát vào tay của D.
Sự việc sau đó được mọi người can ngăn nên cả hai bên đi về. Đến trưa 25/9, L gọi điện thoại cho Quang chửi và thách thức đánh nhau.
Do bực tức với lời thách thức của L nên vào khoảng 19h ngày 25/9, Quang đem theo con dao bầu (loại dao chọc tiết lợn) từ phòng trọ đi tìm đối thủ để giải quyết mâu thuẫn.
Sau đó, hắn ta điều khiển xe máy đến nhà trọ của anh Lê Phùng T để tìm L.
Gần đến nơi, Quang dựng xe tại đầu ngõ, cầm con dao bầu đã cuốn tờ báo dắt vào túi quần sau đi vào phòng trọ của anh T.
Vào đến nơi, Quang nhìn thấy L và anh Ngô Văn H (trú tại Nam Định) đang nằm ở phòng trọ nên đối tượng đã đuổi anh H ra ngoài.
Lúc này, L vùng dậy định bỏ chạy thì Quang lao vào rút dao đâm 1 nhát vào phần mạn sườn bên trái nạn nhân. Do vết thương quá nặng, anh L tử vong sau đó.
Sau khi gây án, Quang định rút dao ra nhưng phần lưỡi dao bị mắc lại nên chỉ cầm được chuôi dao và quay bỏ chạy ra cổng làm rơi chuôi dao.
Gây án xong, Quang về nhà người quen ở phường Phúc Diễn, quận Bắc Từ Liêm, sau đó đem chiếc xe máy đến nhà anh N. trú tại địa bàn quận Nam Từ Liêm gửi.