Theo hồ sơ vụ án, khoảng 13h30 ngày 7/11/2011, tại khu đất trống giữa nhà số 64 và 68 đường Đầm Triều (phường Quán Trữ, quận Kiến An, TP Hải Phòng), một người công nhân phát hiện một thi thể người phụ nữ bị mất đầu và hai tay phủ lên một tấm chiếu. Quá sợ hãi, người công nhân này đã bỏ chạy và tri hô những người xung quanh biết.
Ngay sau khi nhận được thông tin, Công an phường Quán Trữ đã lập tức báo cáo lên cấp trên, Công an TP Hải Phòng đã chỉ đạo các đơn vị nghiệp vụ phối hợp với Công an địa phương nhanh chóng vào cuộc điều tra, khám nghiệm hiện trường. Nạn nhân là một phụ nữ khoảng 40 tuổi, thi thể không còn nguyên vẹn, nằm sấp. Hiện trường vụ án nằm giữa khu đất trống, muốn vào phải qua một con ngõ nhỏ sâu hút.
Công an TP Hải Phòng sau đó xác lập chuyên án 111G gồm nhiều đơn vị nghiệp vụ, các điều tra viên, trinh sát, những cán bộ có kinh nghiệm được huy động. Tuy nhiên, thời điểm đó, công tác điều tra vô cùng khó khăn bởi tử thi không có đầu và 2 cánh tay cho thấy đối tượng đã cố tình dùng thủ đoạn tinh vi, xảo quyệt nhằm đối phó hoạt động điều tra của cơ quan Công an.
Cơ quan điều tra đã sàng lọc các đối tượng, cảnh sát đã dựng lên một số đối tượng nghi vấn đưa về trụ sở xác minh, đồng thời phát động quần chúng nhân dân tố giác tội phạm. Sau đó, một tổ công tác qua kiểm tra căn nhà số 676 đường Quán Trữ do Nguyễn Dũng Giang (SN 1980) thuê làm cửa hàng bán quần áo đã phát hiện có nhiều dấu hiệu khả nghi.
Tại đây, cảnh sát phát hiện có chiếc chiếu ướt và có mùi tanh khó chịu. Giang có nhiều điểm bất thường. Tuy nhiên khi được mời về công an phường Quán Trữ làm việc với thái độ rất bình thản, một mực khẳng định không liên quan đến vụ án.
Quá trình điều tra, mở rộng hiện trường sau đó, chiều ngày 8/1/2011, cảnh sát phát hiện 2 cánh tay nạn nhân được gói cẩn thận trong một túi nilon, vứt dưới bể phốt của công trình xây dựng đang bỏ dở trên đường Đầm Triều. Đồng thời đầu nạn nhân cũng được tìm thấy trong bụi rậm gần bờ sông Lạch Tray (cách đó khoảng hơn trăm mét).
Cảnh sát đã xác định được danh tính nạn nhân là Nguyễn Thị Thu Hằng, sinh năm 1973, ở số 10/570 đường Chợ Hàng, phường Dư Hàng Kênh, quận Lê Chân (Hải Phòng). Nạn nhân có chồng đã mất và trước khi vụ án mạng xảy ra đang sống cùng con trai. Theo lời con trai nạn nhân, trước thời điểm xảy ra vụ án, nạn nhân rời khỏi nhà nói là đi đòi nợ. Quá trình điều tra xác định, Giang có quan hệ với chị Hằng về mặt tiền nong.
Trước các chứng cứ không thể chối cãi, Giang mới bắt đầu khai nhận. Theo đó, hắn mới quen biết chị Hằng được gần hai tháng và thấy chị Hằng có tài sản mà Giang lại đang túng quẫn do bị vợ bỏ nên hắn quyết định giết người, cướp nhẫn vàng, xe máy rồi tìm cách phi tang.
21h ngày 5/1/2011, Giang gọi điện cho chị Hằng nói là sang Kiến An để trả nợ số tiền đã vay chị Hằng trước đó. Không mảy may nghi ngờ, chị Hằng đi xe máy một mình sang Kiến An gặp Giang.
Ngay sau khi vào nhà (Giang thuê ở 676 đường Trường Chinh, phường Quán Trữ), trong lúc trò chuyện, lừa lúc chị Hằng không để ý, Giang ra tay hạ sát nạn nhân bằng nhiều phát búa chí mạng vào đầu.
Nhằm phi tang, hung thủ dùng dao cắt đầu, tay nạn nhân rồi vứt mỗi thứ một nơi. Đầu vất ở sông Lạch Tray và tay, quần áo nạn nhân giấu ở một ngôi nhà hoang còn thi thể chị H. vất ra bãi đất trống gần đó rồi phủ rác lên... Để che giấu tội ác, tên Giang lấy nước lau sạch vết máu trên thi thể nạn nhân rồi mới mang đi vất lúc nửa đêm giá lạnh mọi nhà đều đóng cửa chìm trong giấc ngủ.
Sau khi lấy của nạn nhân hai chiếc nhẫn, tiền, tên Giang đem chiếc xe máy Honda wave RS màu đỏ đen, biển số 16L9 - 2964 cướp được gửi ở gầm cầu Niệm.
Ngày 24/5/2011, TAND TP Hải Phòng đã tuyên phạt Giang án tử hình với tội danh giết người, 5 năm tù về tội cướp tài sản, tổng hợp hình phạt chung là tử hình. Ngoài ra, HĐXX buộc Giang phải bồi thường cho gia đình bị hại 50 triệu đồng tiền mai táng phí, 49,8 triệu đồng tiền tổn thất tinh thần và trợ cấp 2 triệu đồng/tháng cho cháu Phạm Anh T. - con trai nạn nhân cho đến khi cháu Tuấn đủ 18 tuổi.
