Theo kết quả điều tra ban đầu, Phùng Văn Vinh và chị H (sinh năm 1987, trú tại Hòa Bình) có quen biết. Vinh cho chị H vay số tiền 80 triệu đồng từ lâu, nhưng nhiều lần đòi không được.
Chiều ngày 12/4, Vinh đến nhà trọ của chị H tại phường Quan Hoa, quận Cầu Giấy để đòi nợ. Chị H nói chưa có tiền và đưa trước 6 triệu đồng, số còn lại xin Vinh cho khất và chưa biết khi nào trả. Từ đó, hai bên xảy ra mâu thuẫn.
Tại cơ quan công an, Vinh khai do chị H đã thách thức nên Vinh lấy dao gọt hoa quả trong phòng trọ chị H đâm nhiều nhát vào người nạn nhân. Thấy chị H không cử động, Vinh lục tìm đồ đạc trong phòng và lấy đi 3 chiếc điện thoại cùng 4 triệu đồng của chị H rồi bỏ trốn vào Nam bằng xe khách.
Tiếp nhận tin báo của người dân khi phát hiện thi thể chị H, Phòng Cảnh sát hình sự Công an TP Hà Nội phối hợp với Công an quận Cầu Giấy, Cục Cảnh sát hình sự (Bộ Công an) và các đơn vị nghiệp vụ khác tiến hành điều tra. Sau khi xác định nghi phạm di chuyển vào Nam bằng đường bộ, trên xe khách, Ban chuyên án đề nghị công an các tỉnh phối hợp.
Khoảng 20h30 ngày 15/4, Phòng Cảnh sát giao thông Công an tỉnh Quảng Bình nhận được tin báo của Công an TP Hà Nội về vụ án mạng và hướng di chuyển của nghi can.
Ngay sau đó, lực lượng Cảnh sát giao thông Công an tỉnh Quảng Bình đã triển khai 3 tổ tuần tra kiểm soát trên tuyến Quốc lộ 1A, đường Hồ Chí Minh để kiểm tra, bắt giữ nghi phạm.
Khoảng 21 giờ cùng ngày, tại Km 605, trên tuyến Quốc lộ 1, đoạn qua địa bàn xã Quảng Phú, huyện Quảng Trạch tổ tuần tra Phòng Cảnh sát giao thông Công an tỉnh Quảng Bình đã đón dừng xe ô tô khách giường nằm 45 chỗ, chạy tuyến Bắc - Nam để kiểm tra.
Quá trình kiểm tra, công an nhận dạng nghi phạm có tóc màu ánh kim, hình xăm bông hoa trên cánh tay trái và nhanh chóng khống chế, bắt giữ.
