Trước đó, khoảng 18 giờ ngày 19/10, Công an Phường10 (thành phố Đà Lạt) nhận tin báo của chị Nguyễn T.V. (41 tuổi, quê Quảng Trị), tạm trú trên đường Sương Nguyệt Ánh (thành phố Đà Lạt) trình báo về việc Đoàn Văn Đen có hành vi bắt giữ trái phép con trai của chị tên Nguyễn Tr. Ph. A. đang học lớp 1, Trường Tiểu học Hùng Vương (thành phố Đà Lạt).
Sau khi nhận tin báo, Công an thành phố Đà Lạt đã huy động các lực lượng chốt chặn các cửa ngõ ra vào thành phố; đồng thời phối hợp với Phòng Cảnh sát hình sự (Công an tỉnh Lâm Đồng) tiến hành khoanh vùng, truy bắt đối tượng để giải cứu cháu bé.
Khi đi đến khu vực đèo Mimosa cửa ngõ vào thành phố Đà Lạt, lực lượng Công an phát hiện một thanh niên mặc áo hồng điều khiển xe mô tô biển kiểm soát 49E1- 192.36, có đặc điểm giống như chị V. mô tả, chở theo một cháu nhỏ ngồi phía trước nên Tổ công tác tiến hành truy đuổi. Khi đuổi đến hẻm Bình Yên, đường Khe Sanh thuộc khu vực Phường 10, thanh niên này bỏ xe, ôm bé A. bỏ chạy. Tổ công tác truy đuổi đến vườn nhà số 25 Khe Sanh thì khống chế, bắt giữ được Đen.
Theo thông tin ban đầu, Đen và mẹ cháu Ân là chị Nguyễn T. V., trú tại Phường 2, thành phố Đông Hà, tỉnh Quảng Trị có quan hệ tình cảm. Thời gian gần đây, giữa Đen và chị V. xảy ra mâu thuẫn. Khoảng 14 giờ ngày 19/10, Đen đến nhà trọ của chị V. uống rượu, sau đó đánh chị bị thương tích. Đen lấy xe máy, điện thoại di động và khoảng 1,3 triệu đồng của chị V. bỏ đi. Chị V. được hàng xóm đưa đến bệnh viện cấp cứu.
Khoảng 15 giờ 40, Đen chạy xe máy đến Trường Tiểu học Hùng Vương nói với giáo viên đang giảng dạy môn âm nhạc Đen là bố của bé A., mẹ bé bị tai nạn nên xin cho A. về trước. Thấy cháu A. và Đen tỏ ra thân thiện nên cô giáo cho bé về cùng.
Sau khi đón bé A., Đen chở xuống đèo Mimosa với ý định đưa cháu bé đi xa. Theo cơ quan Công an, Đen có tiền án 1 năm 6 tháng tù về tội trộm cắp tài sản.
