Nạn nhân là chị Nguyễn Thị Xuân (tức Ly) sinh năm 1975, trú tại xã Kim An, huyện Thanh Oai. Ngay khi nhận được thông tin sự việc, Đội CSĐT tội phạm về TTXH CAH Từ Liêm đã phối hợp với các phòng nghiệp vụ của CATP tiến hành các hoạt động điều tra ban đầu, ghi lời khai người làm chứng, khám nghiệm hiện trường, pháp y tử thi.
Đối tượng Bùi Văn Đồng
Căn cứ tài liệu điều tra ban đầu đã xác định vào thời điểm xảy ra vụ việc, nạn nhân Nguyễn Thị Xuân cùng một nhân viên khác trong quán là Đà Ánh T. đang tắt điện, khóa cửa quán thì có một nhóm thanh niên gồm 5 người đi 2 xe máy đến yêu cầu được phục vụ thư giãn. Chị Xuân liền trả lời là đã nghỉ.
Nam thanh niên tiến lại gần, khi đứng đối diện với chị Xuân khoảng 1m liền hỏi “có đúng chúng mày đóng cửa không”, đồng thời rút súng ra bắn một phát vào ngực chị Xuân. Chị Xuân gục xuống, cả 5 đối tượng lên 2 xe máy bỏ chạy đến ngã tư Tân Xuân thì quay ngược lại hướng ngã tư Cổ Nhuế, rồi lên xe tẩu thoát. Chị Xuân được đưa đi cấp cứu nhưng do vết đạn thấu tim nên đã tử vong tại bệnh viện.
Tại hiện trường, cơ quan công an đã thu giữ vật chứng là 1 viên kim loại hình trụ tròn giống đầu đạn thể thao. Bằng các biện pháp nghiệp vụ, lực lượng công an đã dựng được nhân thân nhóm đối tượng trên là Phạm Văn Long (SN 1989) trú tại Thái Bình, thuê trọ tại Cổ Nhuế, Từ Liêm; Phạm Hồng Quỳnh (SN 1992) trú tại Yên Thế, Bắc Giang thuê trọ tại Cầu Diễn, Từ Liêm; Trần Ngọc Bản (SN 1991) trú tại Yên Thế, Bắc Giang thuê trọ tại Cầu Diễn, Từ Liêm; Nguyễn Công Trứ (SN 1989) trú tại Phụng Hiệp, Hậu Giang, thuê trọ tại Phú Diễn, Từ Liêm; Bùi Văn Đồng, trú tại Yên Thế, Bắc Giang, thuê trọ tại xóm 2, Cổ Nhuế, Từ Liêm.
Các đối tượng này đều không nghề nghiệp, Trứ có mở một quán tẩm quất massge tại địa chỉ thuê trọ và những người còn lại đều hành nghề chăn dắt gái mại dâm, cho vay lãi và cầm đồ cho gái mại dâm trên địa bàn huyện Từ Liêm.
Thông qua các mối quan hệ của nhóm đối tượng này, lực lượng công an xác định các đối tượng đã bỏ trốn khỏi nơi cư trú và chạy theo hướng Hòa Bình. Triển khai mũi công tác truy bắt đối tượng ngày 2-7, CAH Từ Liêm phối hợp với Phòng Cảnh sát hình sự đã bắt được 3 đối tượng là Phạm Văn Long, Phạm Hồng Quỳnh, Trần Ngọc Bản tại xã Lóng Luông, Mộc Châu, Sơn La.
Đấu tranh khai thác, ngay trong đêm đó, một mũi công tác khác đã bắt giữ Nguyễn Công Trứ, khi đối tượng đang ở trong quán tẩm quất massage tại Phú Diễn. 4 đối tượng này bị bắt về hành vi không tố giác tội phạm.
Qua lời khai các đối tượng, cơ quan công an có thêm chứng cứ khẳng định người bắn chị Xuân chính là Bùi Văn Đồng. Sau một ngày rà soát các mối quan hệ của Đồng, lực lượng công an xác định Đồng rất có thể ẩn náu tại một nơi làm việc cũ ở Hải Phòng. Phối hợp với lực lượng công an địa phương, sau nửa này quần thảo, đến 22h ngày 3-7, Bùi Văn Đồng đã phải cho tay vào còng số 8 tại tầng 2 nhà anh Phạm Văn Tạ (chủ cũ của Đồng nhiều năm trước) ở phường Tràng Minh, quận Kiến An, TP Hải Phòng.
Tại cơ quan công an, Đồng khai do say rượu, sẵn súng mang theo người nên không làm chủ được bản thân đã nổ súng bắn chị Xuân.
Cơ quan CSĐT CAH Từ Liêm đã khởi tố vụ án, ra lệnh bắt khẩn cấp và tạm giữ hình sự đối với Bùi Văn Đồng về hành vi giết người và sử dụng trái phép vũ khí quân dụng; các đối tượng còn lại về hành vi không tố giác tội phạm.
