Sau khi tiếp nhận tin báo, Công an huyện Mường Tè đã báo cáo Ban Giám đốc Công an tỉnh Lai Châu và tiến hành các biện pháp điều tra. Ban đầu, cơ quan chức năng xác định đối tượng gây án là Lường Văn Quân (sinh 1989), quê quán ở xã Phù Nham, thị xã Nghĩa Lộ, tỉnh Yên Bái; hộ khẩu thường trú ở xã Bum Tở, huyện Mường Tè. Sau khi dùng dao đâm chị Vàng P.M tử vong và chị Vàng L.N bị thương nặng, đối tượng Quân đã bỏ chạy bằng xe máy khỏi hiện trường.
Lực lượng chức năng Công an tỉnh Lai Châu phối hợp với Công an huyện Mường Tè sử dụng các biện pháp nghiệp vụ, cùng với manh mối thông tin do quần chúng cung cấp, đến 12 giờ 15 phút ngày 16/5 đã bắt giữ Lường Văn Quân trong lúc đối tượng đang ẩn nấp tại khu 8, thị trấn Mường Tè.
Tại Cơ quan điều tra, bước đầu đối tượng Quân khai, do mâu thuẫn, ghen tuông nên đã dùng dao đâm vợ là chị M ngã gục; em gái chị M là chị Vàng L.N vào can ngăn cũng bị Quân dùng dao đâm bị thương. Sau khi gây án, Quân lấy xe máy đi đến một cửa hàng xe máy tại thị trấn Mường Tè bán được 8 triệu đồng rồi tiếp tục đến ẩn náu ở đống lốp xe ô tô cũ, phía sau nhà nghỉ Biên Phòng (khu 8, thị trấn Mường Tè) để chờ cơ hội tẩu thoát. Đối tượng chưa kịp tẩu thoát thì bị cơ quan Công an phát hiện, bắt giữ.
