Sự việc xảy ra như sau: Khoảng 23h ngày 14/12, tổ tuần tra kiểm soát của Hạt Kiểm lâm huyện Đại Từ gồm 3 người: Lê Văn Phượng, Nguyễn Thế Phương và Nguyễn Khánh Cường đang làm nhiệm vụ tại tuyến đường liên xã thuộc xã Phú Thịnh thì phát hiện xe ô tô có biểu hiện nghi vấn chở gỗ lậu.
Anh Phượng ra hiệu dừng xe để kiểm tra, lái xe không những không chấp hành mà còn tăng tốc lao vào chiếc xe U óat của tổ tuần tra làm vỡ kính và cong cửa sau của xe. Sau đó lái xe tiếp tục lao xe vào anh Lê Văn Phượng, làm anh Phượng tử vong sau đó ít phút.
Xác định đây là vụ án đặc biệt nghiêm trọng, Giám đốc Công an tỉnh đã chỉ đạo Phòng CSĐT tội phạm về TTXH phối hợp với lực lượng Cảnh sát Kinh tế, Cảnh sát Kỹ thuật hình sự, Công an ba huyện: Đại Từ, Định Hoá, Phú Lương tổ chức điều tra, truy xét thủ phạm.
Nhiều mũi trinh sát được phân công toả đi nhiều hướng, trong đó tập trung rà soát các “đầu nậu” buôn gỗ trên các địa bàn huyện Định Hoá, Phú Lương, theo hướng di chuyển của đối tượng.
Sau khi sàng lọc hàng loạt các đối tượng nghi vấn, thấy nổi lên Nguyễn Hồng Sơn, 41 tuổi, trú tại xóm Phố Mới, phường Cải Đan - Thị xã Sông Công. Thời điểm vụ án xảy ra và sau đó, Sơn không có mặt ở nhà.
Kế hoạch truy bắt Sơn được vạch ra. Đến 21h ngày 15/12, Sơn đã bị bắt tại khu vực xã Minh Đức huyện Phổ Yên cùng chiếc xe gây án.
Tại CQĐT, Sơn khai nhận: Khoảng 21h ngày 14/12, Sơn đang ăn đêm ở thị trấn Đại Từ thì có hai người đàn ông (không biết tên) đến thuê Sơn chở gỗ nghiến lậu từ huyện Định Hoá về thị trấn Đại Từ với giá 700.000đ.
Sau khi gây án, Sơn chạy sang tỉnh Vĩnh Phúc để sơn sửa lại xe...