Theo hồ sơ vụ án, ngày 19/10/2009, người dân phát hiện một thi thể nữ giới tại đường mương từ bờ kênh Giữa đi ra Kim Nỗ thuộc địa bàn thôn Nhuế xã Kim Chung, Đông Anh, Hà Nội. Nạn nhân tử vong trong tư thế nằm ngửa ở mặt đường, mặc áo khoác màu trắng, quần bò màu xanh, quần áo trên người nạn nhân thấm dính nhiều máu, trên cơ thể phát hiện nhiều thương tích, cổ phải có vết thương gọn nằm chếch từ trên xuống dưới, từ trước ra sau.
Nhận được tin báo, Công an huyện Đông Anh và Phòng PC 14 Công an Hà Nội đã cử lực lượng xuống hiện trường, phát hiện trên cổ nạn nhân có hai vết cứa sâu, trên ngực có hai vết đâm.
Cạnh đó, chiếc mũ bảo hiểm nằm lăn lóc, máu loang lổ. Nơi xảy ra vụ án là một con đường đất nhỏ, một phía đi ra đường lớn, một phía đi về hướng sân golf. Ban ngày, con đường rất ít người qua lại, nên vào thời điểm hung thủ ra tay sát hại nạn nhân không có người nào biết.
Sau khi xác minh, nhân thân của cô gái xấu số được làm rõ là Nguyễn Thị Huyền (SN 1985, quê Hải Dương), mới tốt nghiệp hệ tại chức và đang đi xin việc làm. Khi xác minh tại địa bàn Huyền thuê trọ, các trinh sát hầu như không nhận được một chút thông tin giá trị nào, bởi theo những người sống cùng khu trọ, Huyền là người khép kín, ít khi giao du bạn bè. Sự “lờ mờ” trong cuộc sống đời tư của nạn nhân khiến công tác điều tra gặp rất nhiều trở ngại. Vì vậy, Ban chuyên án đã xin ý kiến ban Giám đốc Công an thành phố được áp dụng một số biện pháp đặc biệt để dựng lên chân dung hung thủ.
Lật lại cuộc sống đời tư của nạn nhân Huyền, các trinh sát được biết hiện cô đang làm thêm tại một cửa hàng xe máy trên đường Bưởi. Tuy nhiên, công việc này không mấy hấp dẫn với Huyền và cô đang có nhu cầu tìm việc khác. Lý do này được đặc biệt chú ý bởi có thể đây chính là “cây cầu” dẫn Huyền tới một mối quan hệ “mờ”. Rà soát 11 mối quan hệ bạn bè thân thiết của cô gái này, các trinh sát gần như không thu thập được nhiều.
Tuy nhiên, khi xác minh mối quan hệ thứ 12, mặc dù người này mới quen Huyền không lâu và không ở Hà Nội nhưng các trinh sát linh cảm đây chính là mối quan hệ “định mệnh”. Tập trung “xét nghiệm” mối quan hệ này, Ban chuyên án đã dựng lên chân dung đối tượng Nguyễn Hữu Thắng (SN 1986, trú tại Bình Xuyên, Vĩnh Phúc).
Sau 36 giờ đồng hồ nhận được tin báo, bằng các biện pháp nghiệp vụ, chiều 20/10/2019, Phòng PC 14 và Công an Đông Anh đã bắt được Thắng khi hắn đang lẩn trốn tại Vĩnh Phúc.
Tại cơ quan Công an, Thắng khai nhận khoảng tháng 4/2009, Thắng và Huyền gặp nhau trên mạng và làm quen. Thắng giới thiệu mình là giáo viên và có nhiều mối quan hệ. Qua “chát chít” hàng ngày, Thắng luôn thổi vào Huyền hy vọng được làm việc tại một công ty liên doanh có thu nhập cao.
Tối 18/10/2019, Thắng đi từ Vĩnh Phúc xuống Hà Nội bằng xe buýt, trong túi thủ sẵn một con dao. Xuống đến Hà Nội, Thắng điện thoại cho Huyền ra đón rồi rủ Huyền sang cánh đồng vắng vẻ tại xã Kim Chung bằng xe máy của Huyền để tâm sự.
Tại đây, trên một con đường nhỏ, hoang vắng, Thắng đã ra tay thực hiện ý đồ đen tối của mình với hai nhát cắt vào cổ, hai nhát đâm vào ngực khiến Huyền gục tại chỗ. Sau khi thấy Huyền nằm im dưới đất, tên sát nhân đã lấy đi chiếc xe máy hiệu wave RS. Đi được khoảng 10m Thắng vứt dao xuống vệ mương, đồng thời đốt bằng lái xe và áo mưa của nạn nhân để phi tang.
Chiếc xe máy được Thắng giấu tại một nhà trọ cũng được thu hồi. Theo những thông tin ban đầu, Thắng sinh trưởng trong một gia đình khá cơ bản tại Vĩnh Phúc. Thắng là giảng viên hướng dẫn thực hành nghề điện tại một trường trung cấp nghề. Mặc dù có công ăn việc làm ổn định nhưng Thắng lại là người ham mê chơi game trên mạng. Ngày 25/12/2009, Thắng bị TAND TP Hà Nội tuyên án tử hình.
