Hai nghi phạm bị bắt giữ được xác định là Trần Cao Thái - 23 tuổi - trú tại khu phố 1, thị trấn Hương Canh, huyện Bình Xuyên, Vĩnh Phúc và Nguyễn Văn Cường - 32 tuổi - trú tại huyện Yên Lạc, Vĩnh Phúc. 

Cũng tham gia vào vụ chém người này, một nghi can khác là Hoàng Đình Thu - 27 tuổi - trú tại huyện Định Hóa, Thái Nguyên, đang được cấp cứu tại BV Việt Đức, Hà Nội.

Theo kết quả điều tra ban đầu, vụ việc xảy ra vào đêm ngày 3-7.

Khoảng thời gian này anh Nguyễn Minh T. đến hiệu cầm đồ của Thái để thoả thuận về việc trả nợ. Tại đây, anh T. và Thái xảy ra xô xát.

Anh T. đã đánh nhau với Thái và nhân viên của hiệu cầm đồ là Thu.

Trong lúc xô xát , anh T. đã dùng dao đâm Thái bị thương rồi bỏ chạy. Truy đuổi không kịp nên Thu gọi điện cho Cường và báo việc Thái bị đâm.

Tiếp đó, Cường cầm theo 1 con dao từ nhà đi xe máy đến quán cầm đồ của Thái rồi chạy xe máy đi tìm T.

Đến hơn 21h ngày 3-7, phát hiện anh T. đang cầm dao đứng một mình gần Trung tâm thương mại Bình Xuyên, thuộc khu phố 1, thị trấn Hương Canh nên Thái, Cường, đã lao vào hành hung.

Trong lúc ẩu đả T. dùng dao đâm vào cánh tay bên trái của Thu làm anh này bị thương gục xuống đường. 

Cùng lúc đó, Cường cầm dao phớ chém trúng cổ anh T. làm đứt lìa đầu khỏi cổ.

Sau khi gây án, Cường bỏ về nhà và vứt dao bên đường, còn Thu do vết thương nặng đã được đưa đi cấp cứu tại Bệnh viện Việt Đức.