Vụ nổ súng xảy ra vào khoảng 21 giờ ngày 16/1, trước cửa một quán cafe trên phố Phan Bội Châu. Một số người dân chứng kiến cho biết có 2 thanh niên ngồi uống cafe thì thấy 2 người có to tiếng với nhau, khoảng 10 phút sau người dân nghe thấy khu vực 2 thanh niên này có tiếng súng nổ. Sau khi tiếng nổ thứ nhất vang lên, một thanh niên chạy vào phía trong quán, thanh niên còn lại chạy đuổi theo.
Tại hiện trường, trước cửa nhà số 38 phố Phan Bội Châu bên cạnh quán cafe có hai vỏ đạn rơi trước hiên nhà. Một vài vật dụng tại quán cafe bị xáo trộn do người dân hốt hoảng bỏ chạy khi nghe tiếng súng. Một số người dân sinh sống xung quanh khu vực vẫn hoảng sợ.
Sau đó, thông tin vụ việc đã được báo cho cơ quan chức năng. Ngay sau khi nhận được tin báo, Công an quận Hoàn Kiếm cùng phối hợp lực lượng Công an TP đã phong tỏa hiện trường để tổ chức điều tra và truy bắt đối tượng gây ra vụ nổ súng.