Theo điều tra ban đầu, do mâu thuẫn cá nhân, Nguyễn Thọ Thịnh, đối tượng lưu manh, côn đồ, cộm cán đã sử dụng súng quân dụng K54 bắn bị thương anh Nguyễn Minh Hiếu, sinh năm 1981 và anh Nguyễn Minh Hoàng, sinh năm 1989, cùng trú tại phường Đông Vệ, TP Thanh Hóa. Sau khi gây án, tên Thịnh bỏ trốn khỏi địa phương.
Phối hợp chặt chẽ với công an tỉnh bạn cùng hiệp đồng tác chiến, lực lượng nghiệp vụ đã phát hiện, tóm gọn tên Thịnh tại huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ cùng tang vật gồm: 1 khẩu súng K54 bên trong có 7 viên đạn, 1 gói ma túy “đá”, 1 bộ dụng cụ dùng để sử dụng ma túy và 17 triệu đồng tiền mặt.
Tại cơ quan công an, Nguyễn Thọ Thịnh đã thừa nhận hành vi phạm tội của mình.