Theo điều tra của Công an thị xã Hồng Lĩnh, Nguyễn Văn Bình (25 tuổi, trú huyện Đức Thọ) không nghề nghiệp ổn định, từng có tiền án. Nguyễn Trí Đạo (17 tuổi, trú huyện Thanh Chương, Nghệ An), là nhân viên của một quán karaoke tại thành phố Vinh. Cả hai quen nhau trên mạng khi chơi điện tử.
Ngày 6/1, do thiếu tiền tiêu xài và trả nợ, Bình lên kế hoạch cướp xe máy của tài xế xe ôm. Nam thanh niên gọi điện cho Đạo nhờ thuê giúp một xe máy sử dụng làm phương tiện di chuyển. Thuê xong, Bình lái xe đi khảo sát dọc quốc lộ 1A, chọn đoạn đường nội đồng ở tổ dân phố La Giang, phường Trung Lương, thị xã Hồng Lĩnh, là địa điểm gây án.
21h cùng ngày, Bình trở về phòng trọ của Đạo ở phường Trung Đô, thành phố Vinh, xin ngủ nhờ, rủ bạn tham gia phi vụ cướp tài sản. Đạo đồng ý. 4h ngày 7/1, Bình và Đạo dậy chuẩn bị hung khí gồm gậy gỗ cạnh vuông dài 1 m, dao nhọn dài 25 cm. Cả hai lấy băng keo dán biển số xe máy rồi chở nhau ra khu vực gần cầu Bến Thủy tìm "con mồi".
Đến nơi, Bình đưa cho Đạo con dao nhọn, bảo giấu vào người rồi yêu cầu đi thuê xe, nhưng phải chọn tài xế lấy giá rẻ nhất. Tiếp đó Bình lái xe máy vào đoạn đường nội đồng phường Trung Lương, thị xã Hồng Lĩnh phục sẵn. Đạo đi bộ trên vỉa hè, tiếp cận với tài xế Trần Văn Bính (63 tuổi) thuê chở vào thị xã Hồng Lĩnh với giá 100.000 đồng.
Ông Bính lái xe máy Wave Alpha biển Nghệ An chở Đạo đi dọc quốc lộ 1A từ thành phố Vinh vào thị xã Hồng Lĩnh. Khoảng 4h40, đến ngã ba giao với đường đê La Giang, phường Trung Lương, Đạo nói với tài xế rẽ vào đường nội đồng, nơi Bình đang chờ sẵn, vờ xin dừng xe đi vệ sinh. Bình từ trong bóng tối lái xe máy vượt lên chặn đầu xe ông Bính, lấy gậy gỗ đe dọa, yêu cầu đưa chìa khóa.
Hoảng sợ, tài xế 63 tuổi chắp tay van xin, nói bị ung thư giai đoạn cuối, mong được tha mạng rồi giao chìa khóa. Hai tên cướp sau đó bỏ mặc nạn nhân, lái hai chiếc xe máy đi lên huyện Đức Thọ thuê nhà nghỉ nằm ngủ. Sáng 7/2, Bình và Đạo ra thành phố Vinh trả chiếc xe máy đã thuê rồi về khách sạn tháo biển số chiếc xe Wave Alpha cướp được, lái đến một cơ sở sửa xe ở xã Lâm Trung Thủy bán, song không thỏa thuận được giá cả.
Bình lên mạng nhắn tin với một chủ tiệm sửa xe máy khác đặt vấn đề bán xe, nhưng khi đưa phương tiện đến bị người này từ chối mua vì thiếu giấy tờ. Ngày 8/2, Bình và Đạo tiếp tục chở nhau đi dọc các tuyến đường liên xã ở huyện Đức Thọ tìm đối tác bán xe. Khi qua xã An Dũng, thấy chiếc xe máy Wave RSX dựng bên đường không có ai trông coi, bộ đôi lại phá khóa phóng đi.
Trộm được hai xe máy nhưng không thể bán, Bình gửi chiếc Wava Alpha tại cơ sở sửa xe ở xã Lâm Trung Thủy, lái chiếc Wave RSX ra thành phố Vinh cho bạn mượn. Từ trình báo của các nạn nhân, công an thị xã Hồng Lĩnh vào cuộc điều tra, lần ra hai chiếc xe tang vật đang được bạn của Bình và Đạo sử dụng nên triệu tập làm rõ. Theo định giá, hai xe máy trị giá hàng chục triệu đồng.
Từ lời khai của những người trên, ngày 13/1, Bình và Đạo bị cảnh sát bắt khi đang lẩn trốn ở huyện Đức Thọ và thành phố Vinh (Nghệ An). Hai nghi can đã bị khởi tố bị can, bắt giam về tội Cướp tài sản.