Tại hiện trường đào bới ngôi mộ, có một tờ giấy ghi nội dung thông báo số điện thoại liên hệ để chuộc lại hộp sọ với giá 300 triệu đồng. 

Xác định đây là vụ án xâm phạm mồ mả hài cốt và cưỡng đoạt tài sản với thủ đoạn “phi nhân tính”, gây tâm lý hoang mang, phẫn uất trong dư luận nhân dân, Cơ quan Cảnh sát điều tra Công an tỉnh Quảng Ninh đã khẩn trương tiến hành điều tra làm rõ. 

Căn cứ các tài liệu đã thu thập được, đến ngày 12/3/2013, Cơ quan Cảnh sát điều tra Công an tỉnh Quảng Ninh đã bắt giữ 5 đối tượng trên tham gia trong vụ án, đồng thời, thu giữ vật chứng trong vụ án. 

Sau khi trưng cầu giám định xác định vật chứng đã thu giữ đúng là phần hài cốt của cụ Đinh Thị S., Cơ quan Cảnh sát điều tra Công an tỉnh Quảng Ninh đã bàn giao cho gia đình ông Nguyễn Hồng Quân làm thủ tục an táng. 

Tại cơ quan Công an, các đối tượng khai nhận, vào lúc 0h5 ngày 16/12/2012, tại nghĩa trang Khe Sim, thuộc khu Tân Mai, phường Đông Mai, TX.Quảng Yên, Thắng cùng Hồ Văn Tuấn (SN 1979) ở tại tổ 3, khu Vĩnh Hồng, thị trấn Mạo Khê (Đông Triều) và Trần Văn Hoàng tổ chức đào trộm mộ của bà Đ.T.S. 

Sau khi lấy hộp sọ mang đi, bọn chúng đã để lại trên mộ mảnh giấy ghi dòng chữ “Muốn lấy lại gọi số này. Phải kín! 0985...”. Thắng còn dùng số điện thoại trên liên lạc với anh Nguyễn Hồng Quân - là con trai của bà S - để ép buộc, ra điều kiện nếu muốn chuộc lại phải trả 300 triệu đồng, nếu không sẽ huỷ hộp sọ.

Tháng 3/2013, Thắng gặp và giao hẹn với Phan Văn Cương (SN 1970) ở tổ 5, khu Nam Tân, phường Nam Khê (TP Uông Bí, Quảng Ninh) rằng nếu lấy được 300 triệu đồng tiền chuộc thì Thắng sẽ trả cho Cương 100 triệu đồng. 

Ngày 19/11/2013, TAND tỉnh Quảng Ninh đã tuyên phạt Đặng Toàn Thắng 11 năm tù; Hồ Văn Tuấn 9 năm 9 tháng tù về hai tội “xâm phạm mồ mả, hài cốt” và “cưỡng đoạt tài sản”; Vũ Trung Dũng 6 năm tù, Phan Văn Cương 8 năm tù và Nguyễn Phương Anh 6 năm tù - cùng về tội “cưỡng đoạt tài sản”. Ngoài ra, hai bị cáo Thắng và Tuấn phải bồi thường thêm cho gia đình bị hại số tiền 85 triệu đồng.