Theo hồ sơ vụ án, khoảng 18h ngày 31/10/2003, người dân nghe thấy tiếng nổ lớn phát ra từ nhà anh Nguyễn Văn Viện tại khu tập thể quân đội xã Tiên Dược (Sóc Sơn, Hà Nội). Hậu quả, anh Nguyễn Văn Thắng (em trai anh Viện) cùng chị Trần Thanh Nhà (vợ) và con gái nhỏ tử vong, người cháu ruột anh Viện bị thương nặng.
Theo người nhà nạn nhân, trưa cùng ngày có hai thanh niên (một nam, một nữ) đi xe máy tới hỏi thăm nhà anh Viện, đưa cho em trai anh này một hộp quà, bên trong đựng chiếc đài cassette và một phong thư ghi dòng chữ "nhờ anh Viện sửa giúp". Tối cùng ngày, anh Thắng mở đài ra xem, vặn núm chỉnh tiếng thì đài phát nổ khiến những người gần đó gặp nạn.
Tiếp nhận hồ sơ từ Bộ Quốc phòng, Phòng cảnh sát điều tra Công an Hà Nội đã cử những cán bộ dày dặn kinh nghiệm thu thập manh mối, chứng cứ để "giải mã" những nút thắt của vụ án.
Khi vụ nổ xảy ra, dấu vết để lại không nhiều, cảnh sát thu giữ được một số mảnh mảnh vỡ ở trong nhà và một số mảnh nhựa găm ở cây chuối. Từ vật chứng để lại, ban chuyên án cho rằng vật liệu nổ là cục pin tiểu trong đài cassette.
Trinh sát nhận định, để thực hiện một vụ nổ tinh vi như thế này, hung thủ phải là người rất am hiểu về thuốc nổ, bom mìn mới có thể làm được việc này. Hơn nữa, hình thức gửi bom thư như thế này rất có thể là một vụ trả thù cá nhân...
Rà soát mối quan hệ của 3 nạn nhân, cảnh sát không tìm được mâu thuẫn nào được cho là có liên quan đến sự trả thù mù quáng này. Làm việc với chủ nhà là anh Viện, anh này cho hay rất có thể "bom thư" trên nhằm vào mình, may mắn thời điểm đó anh đi làm.
Trấn tĩnh lại bản thân, anh Viện nhớ rằng trước kia có quan hệ tình cảm với một người phụ nữ tên Lan ở Thái Nguyên. Vài ngày trước, bạn trai cô này có gọi điện trao đổi, hai người thách thức nhau, đây rất có thể là nguyên cớ dẫn tới thảm án.
"Nút thắt" vụ án như được tháo gỡ, trinh sát xác minh người yêu cũ của anh Viện tên đầy đủ là Lại Thị Kiều Lan (26 tuổi), có quan hệ yêu đương với Ngô Mạnh Hùng (33 tuổi, nhân viên tư vấn xây dựng). Qua nhiều ngày tìm hiểu, ban chuyên án nhận thấy hai người này có biểu hiện bất thường về tâm lý.
4 ngày sau khi xảy ra vụ án, đối chiếu một số chứng cứ trùng khớp có liên quan, cảnh sát bắt Hùng và Lan để phục vụ điều tra. Lan khai năm 2000 có quan hệ tình cảm với anh Viện, thường xuyên qua lại nhà nhau chơi. Cuối năm, do công việc không ổn định nên chia tay, anh Viện lập gia đình, sinh con. Đầu năm 2003, Lan lên Bắc Kạn làm việc và có "cuộc sống mới" với Ngô Mạnh Hùng.
Trong thời gian quan hệ tình cảm với Lan, Hùng biết người yêu vẫn còn nặng tình, thỉnh thoảng hay liên lạc với anh Viện nên ghen tuông, thù tức. Hùng yêu cầu Lan cho số điện thoại và địa chỉ anh Viện. Một lần gọi điện nói chuyện, Hùng cho rằng anh Viện dùng lời lẽ thiếu văn hóa, xúc phạm đến danh dự của Lan và bản thân mình nên nảy sinh ý định trả thù.
Hùng kể lại với Lan sự việc bị anh Viện xúc phạm, cô này cũng bực tức, nói rằng người tình cũ không hề yêu mình, chỉ lợi dụng tình cảm nên đồng ý kế hoạch trả thù. Hùng từng có thời gian tham gia quân ngũ nên am hiểu về thuốc nổ, lên kế hoạch chế tạo mìn giấu trong chiếc đài cassette bán dẫn, chỉ cần vặn volume thì sẽ phát nổ.
Chế tạo xong "bom thư", Hùng và Lan gói vào bìa carton, dán giấy thành hộp quà, bên ngoài có phong thư ghi chữ "nhờ anh Viện sửa giúp".
Liên quan vụ án này, cảnh sát sau đó bắt thêm Phạm Thế Duyên (trú Thái Nguyên), Hoàng Văn Tính và Nông Thị Thiên (cùng trú Bắc Kạn) vì cung cấp thuốc và kíp nổ cho Hùng.
Tháng 6/2004, TAND Hà Nội tuyên phạt Hùng mức án tử hình về tội Giết người, chế tạo sử dụng, mua bán trái phép vật liệu nổ, Lan lĩnh án chung thân. Tính, Thiên, Duyên lĩnh tổng cộng 15 năm tù cùng về tội Mua bán trái phép vật liệu nổ.
