Nhận được tin báo, CAH Thanh Trì cùng các phòng nghiệp vụ CATP Hà Nội khẩn trương xuống hiện trường. Qua kiểm tra, cơ quan Công an phát hiện trong người nạn nhân D. có 2 chiếc ĐTDĐ iPhone 4 và iPhone 5; trong cốp xe máy có chiếc ví da đựng tiền mặt cùng giấy tờ tùy thân. Bên cạnh xác nạn nhân có một bộ hồ sơ đăng ký lái xe mang tên Nguyễn Quang Huy (SN 1976), HKTT ở thị trấn Văn Điển, huyện Thanh Trì, hiện trú tại khu đô thị Pháp Vân, phường Hoàng Liệt, Hoàng Mai.
Tập trung điều tra, xác minh các mối quan hệ của nạn nhân, CQĐT được biết, Nguyễn Quang Huy (địa chỉ ở trên) đang vay nợ anh D. số tiền gần 500 triệu đồng, hiện không có khả năng chi trả. Nhiều lần anh D. tới đòi tiền Huy nhưng không được. Ngày 12-12, Huy hẹn anh D. sẽ trả trước 200 triệu đồng. Vào lúc 19h30 cùng ngày, Huy đi với anh D. trên chiếc xe SH của anh D. từ nơi ở của Huy, tại ở khu đô thị Pháp Vân, quận Hoàng Mai. Sau thời điểm xảy vụ án mạng, Huy không có mặt ở địa bàn, ĐTDĐ không liên lạc được. Căn cứ tài liệu điều tra thu thập, cơ quan Công an xác định nghi can của vụ án mạng là Nguyễn Quang Huy.
Đến ngày 13-12, cơ quan Công an nhận được tin báo, phát hiện 1 người đàn ông tự tử tại phòng trọ ở đường Kim Đồng, phường Giáp Bát, quận Hoàng Mai. Đó chính là Nguyễn Quang Huy. Tại hiện trường, cơ quan Công an phát hiện 1 khẩu súng bằng kim loại, dạng súng côn tự chế, cùng 1 tờ giấy có ghi nội dung “1 mạng đổi 1. Vì mày muốn giết cả nhà tao nên mới như vậy...”. Theo tường trình của nhân viên nhà nghỉ, vào lúc 20h32 ngày 12-12, Huy đến nhà nghỉ một mình thuê phòng trọ. Tới 19h30 ngày 13-12, nhân viên nhà nghỉ phát hiện Huy chết trong phòng (khi đó phòng vẫn khóa trong), nên đã trình báo cơ quan Công an. Nhân viên nhà nghỉ cũng xác định, từ khi Huy vào phòng, không có ai khác đi cùng và cũng không có ai đến tìm Huy.
Trên cơ cơ sở chứng cứ, tài liệu, cơ quan Công an xác định nguyên nhân vụ án mạng xuất phát từ việc do bị anh D. nhiều lần ép trả nợ, đối tượng Huy đã dùng súng bắn chết anh D., sau đó tới nhà nghỉ ở phường Giáp Bát, quận Hoàng Mai, dùng khẩu súng côn tự chế bắn vào ngực tự tử.
