Khoảng 12h30 ngày 19/2, Công an quận Thanh Xuân đã bắt giữ Hoàng Minh Hào (SN 2004, hộ khẩu tại thị trấn Kép, huyện Lạng Giang, Bắc Giang) để điều tra, làm rõ hành vi sát hại chị Lê Thị Thùy L (SN 2003, hộ khẩu tại tỉnh Thanh Hóa, trú tại phường Mỹ Đình 1, quận Nam Từ Liêm, TP Hà Nội).
Cơ quan điều tra xác định, ngày 22/1, sau khi trộm cắp 1 xe máy Honda Vision màu đen, ở ngõ 190 Nguyễn Trãi, phường Thượng Đình, quận Thanh Xuân, Hà Nội, Hào đã đem cầm cố lấy 10.000.000 đồng.
Sau đó, Hào thuê nhà nghỉ tại khu vực bến xe Mỹ Đình để ở, đến trưa 25/1, Hào bắt xe khách đi Hà Tĩnh chơi Tết.
Sáng 16/2, trong quá trình đi xe khách về Hà Nội, Hào lên mạng xã hội Facebook tìm nhà trọ và đã liên hệ được với chị Lê Thị Thùy L.
Khoảng 17h30 ngày 16/2, Hào hẹn gặp chị L. tại nhà số 1, hẻm 14, ngách 40 ngõ 79 Cầu Giấy, Hà Nội để xem phòng trọ. Do không đủ tiền đặt cọc nên Hào đi về.
Đến khoảng 20h30 cùng ngày, Hào tiếp tục hẹn gặp chị L. tại nhà trọ nêu trên để đặt cọc tiền thuê nhà.
Tại đây, Hào đã được chị L. dẫn lên phòng 302, tầng 3 để xem phòng.
Thấy chị L. đi một mình nên Hào đã nảy sinh ý định cướp tài sản và đã dùng tay bóp cổ nạn nhân.
Sau khi thấy chị L. chết, Hào đã giấu xác nạn nhân vào ngăn tủ bếp, rồi lấy 1 xe máy Honda vision, 2 điện thoại của nạn nhân và rời khỏi hiện trường.
Tiếp đó, Hào sử dụng xe máy của chị L. làm phương tiện đi lại và đã thuê nhà để ở tại địa chỉ số 36C ngõ 152 Nguyễn Đình Hoàn, tổ 24 phường Nghĩa Đô, quận Cầu Giấy.
Đến 12h30 ngày 19/2, Công an phát hiện, bắt giữ Hào tại phường Minh Khai, quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội.
Căn cứ kết quả điều tra ban đầu, Cơ quan Cảnh sát điều tra Công an quận Thanh Xuân đã khởi tố vụ án, ra Quyết định trưng cầu Viện Pháp y Hà Nội giám định pháp y tử thi; trưng cầu Phòng Kỹ thuật hình sự Công an TP Hà Nội giám định ADN của Hào.
Công an quận Thanh Xuân cũng chuyển toàn bộ hồ sơ vụ án đến Văn phòng Cơ quan CSĐT Công an TP Hà Nội để thụ lý điều tra theo thẩm quyền.