Trước đó, khoảng 23 giờ 55 phút ngày 17/9, xuất phát từ mâu thuẫn trong quá trình hát karaoke, Nguyễn Phan Tứ, sinh năm 1978 ở phường Hải Hòa và Hồ Văn Sáu, sinh năm 1993 ở phường Hải Nhân, thị xã Nghi Sơn đã đến nhà của Nguyễn Văn Hùng, sinh năm 1997 và Nguyễn Văn Linh, sinh năm 1990 ở phường Hải Hòa, thị xã Nghi Sơn gây sự, giải quyết mâu thuẫn.
Nhận được tin báo của quần chúng nhân dân, Trung tá Tống Anh Nhân, Trưởng Công an phường Hải Hòa và Trung úy Phan Tiến Dũng, cán bộ công an phường nhanh chóng có mặt tại hiện trường để ngăn chặn các đối tượng có hành vi vi phạm pháp luật. Tổ công tác đang khống chế, kiểm tra đối tượng Nguyễn Phan Tứ thì bất ngờ Nguyễn Văn Cường, sinh năm 1988 ở phường Nguyên Bình, thị xã Nghi Sơn (là anh trai của Nguyễn Văn Hùng và Nguyễn Văn Linh) cầm dao hàn ống tuýp sắt xông đến chém về phía Nguyễn Phan Tứ và tổ công tác.
Tổ công tác phải bỏ đối tượng ra, lập tức Nguyễn Phan Tứ rút khẩu súng đang bỏ trong túi quần ra, chĩa súng bóp cò, bắn liên tiếp nhiều phát. Nguyễn Văn Cường, Nguyễn Văn Linh trúng đạn và đạn trúng vào vùng thái dương trái Trung úy Phan Tiến Dũng. Lực lượng Công an phối hợp với những người có mặt tại hiện trường khống chế, tước khẩu súng của Nguyễn Phan Tứ.
Công an tỉnh Thanh Hóa cùng Công an thị xã Nghi Sơn đã khám nghiệm hiện trường, thu giữ các vật chứng, trong đó có 1 khẩu súng (dạng colt quay) cùng 1 viên đạn và 5 vỏ đạn.
Sau vụ nổ súng, Nguyễn Phan Tứ được đưa tới tại Bệnh viện Đa khoa Quốc tế khu vực Nghi Sơn cấp cứu, chăm sóc, theo dõi sức khỏe; Nguyễn Văn Linh và Nguyễn Văn Cường hiện được cấp cứu tại Bệnh viện Đa khoa tỉnh Thanh Hóa. Riêng Trung úy Phan Tiến Dũng, cán bộ công an phường Hải Hòa bị thương phải đưa ra Hà Nội cấp cứu, điều trị tại Bệnh viện Hữu nghị Việt Đức. Bệnh nhân Phan Tiến Dũng đã được phẫu thuật, gắp đầu đạn ra khỏi cơ thể, đang được điều trị hồi sức tích cực.
Đến thăm đồng chí, đồng đội đang điều trị tại Bệnh viện Hữu nghị Việt Đức, Đại tá Nguyễn Hữu Mạnh, Phó Giám đốc Công an tỉnh Thanh Hóa nắm bắt, trao đổi với đội ngũ y, bác sĩ về tình hình sức khỏe của Trung úy Phan Tiến Dũng.
Thay mặt Đảng ủy, Giám đốc Công an tỉnh Thanh Hóa, Đại tá Nguyễn Hữu Mạnh chia sẻ, động viên người thân đồng chí Phan Tiến Dũng; đồng thời chỉ đạo các phòng chức năng Công an tỉnh thực hiện tốt các chế độ chính sách của lực lượng công an đối với đồng chí Phan Tiến Dũng để đồng chí có điều kiện điều trị tốt nhất, sớm bình phục, trở lại công tác.
