Hội đồng xét xử gồm 5 người: 2 thẩm phán, 3 hội thẩm nhân dân. Ba kiểm sát viên của Viện Kiểm sát nhân dân Tối cao (được biệt phái về Viện Kiểm sát nhân dân thành phố Hà Nội) và một kiểm sát viên của Viện Kiểm sát nhân dân thành phố Hà Nội được phân công thực hành quyền công tố tại phiên tòa.
Có tổng số 12 bị cáo trong vụ án này, gồm: Đinh La Thăng (sinh năm 1960, nguyên Chủ tịch Hội đồng quản trị Tập đoàn Dầu khí Việt Nam - PVN), Trịnh Xuân Thanh (sinh năm 1966, nguyên Chủ tịch Hội đồng quản trị, Tổng Giám đốc Tổng Công ty cổ phần xây lắp Dầu khí Việt Nam - PVC), Vũ Thanh Hà (sinh năm 1962, nguyên Tổng Giám đốc Công ty cổ phần Hóa dầu và Nhiên liệu sinh học Dầu khí - PVB), Trần Thị Bình (sinh năm 1958, nguyên Phó Tổng Giám đốc PVN), Phạm Xuân Diệu (sinh năm 1960, nguyên Tổng Giám đốc PVC), Nguyễn Ngọc Dũng (sinh năm 1958, nguyên Phó Tổng Giám đốc PVC), Đỗ Văn Quang (sinh năm 1972, nguyên Trưởng Ban Kinh tế kế hoạch (sau là Ban Kinh tế đấu thầu), PVC), Nguyễn Xuân Thủy (sinh năm 1961, nguyên Phó Trưởng Phòng đầu tư dự án, PVB), Khương Anh Tuấn (sinh năm 1975, nguyên Phó Trưởng Phòng Thương mại, PVB), Lê Thanh Thái (sinh năm 1960, nguyên Trưởng Phòng Kinh doanh, PVB), Hoàng Đình Tâm (sinh năm 1981, nguyên Kế toán trưởng PVB), Đỗ Văn Hồng (sinh năm 1967, Chủ tịch Hội đồng quản trị, kiêm Tổng Giám đốc Công ty cổ phần đầu tư và xây lắp Dầu khí Kinh Bắc - PVC Kinh Bắc).
Trong đó, bị cáo Trịnh Xuân Thanh bị Viện Kiểm sát nhân dân Tối cao truy tố về 2 tội: “Vi phạm quy định về đầu tư công trình xây dựng gây hậu quả nghiêm trọng” (theo quy định tại Điều 224, khoản 3 - Bộ luật Hình sự năm 2015) và tội “Lợi dụng chức vụ, quyền hạn trong khi thi hành công vụ” (theo quy định tại Điều 356, khoản 3 - Bộ luật Hình sự năm 2015). Bị cáo Đỗ Văn Hồng bị truy tố về tội “Lợi dụng chức vụ, quyền hạn trong khi thi hành công vụ” (theo quy định tại Điều 356, khoản 3 - Bộ luật Hình sự năm 2015).
10 bị cáo còn lại bị Viện Kiểm sát nhân dân Tối cao truy tố về tội “Vi phạm quy định về đầu tư công trình xây dựng gây hậu quả nghiêm trọng” (theo quy định tại Điều 224, khoản 3 - Bộ luật Hình sự năm 2015).
Theo cáo trạng của Viện Kiểm sát nhân dân Tối cao, ngày 17/7/2007, Hội đồng quản trị PVN ra Nghị quyết giao cho Tổng Giám đốc PVN xây dựng đề án đầu tư xây dựng Nhà máy sản xuất Ethanol nhiên liệu ở khu vực phía Bắc. Ba tháng sau, bị cáo Đinh La Thăng (khi đó là Chủ tịch Hội đồng quản trị PVN) đã ký ban hành Nghị quyết "chấp thuận chủ trương đầu tư Nhà máy sản xuất Ethanol khu vực phía Bắc". Thực hiện nghị quyết này, Công ty cổ phần Hóa dầu và Nhiêu liệu sinh học Dầu khí (PVB) được thành lập để làm chủ đầu tư dự án xây dựng Nhà máy sản xuất Ethanol nhiên liệu khu vực phía Bắc (tại huyện Tam Nông, tỉnh Phú Thọ - gọi tắt là Dự án Ethanol Phú Thọ).
Tháng 9/2008, PVB có quyết định phê duyệt hồ sơ mời sơ tuyển gói thầu TK05 theo phương thức “Chìa khóa trao tay” xây dựng Nhà máy sản xuất Ethanol nhiên liệu khu vực phía Bắc để sơ tuyển lựa chọn nhà thầu. Thời điểm đó, bị cáo Trịnh Xuân Thanh đã ký văn bản gửi PVB đề nghị hạ một số tiêu chí đánh giá về năng lực kỹ thuật, năng lực tài chính, kinh nghiệm nhà thầu nhưng không được PVB chấp thuận. Tiếp đó PVC đã thành lập Liên danh PVC/Alfa Laval/Delta-T để nộp hồ sơ dự tuyển gói thầu này.
Tại thời điểm đóng sơ tuyển, có 6 bộ hồ sơ của các nhà thầu tham gia ứng tuyển, nhưng kết quả chấm sơ tuyển thì cả 6 nhà thầu đều chưa đạt đủ các tiêu chí. Trong đó Liên danh PVC/Alfa Laval/Delta-T chưa đạt các tiêu chí về năng lực kỹ thuật, năng lực tư vấn thiết kế, năng lực về xây dựng...
Mặc dù biết PVC chưa từng thực hiện dự án nào về lĩnh vực Ethanol, nhưng từ trước khi PVB triển khai lựa chọn nhà thầu, với vai trò là Chủ tịch Hội đồng quản trị PVN, bị cáo Đinh La Thăng đã chủ trì nhiều cuộc họp để định hướng việc giao thầu cho PVC theo như đề nghị của bị cáo Trịnh Xuân Thanh. Tại các cuộc họp ngày 30/7/2008 và ngày 10/2/2009, bị cáo Đinh La Thăng đã chủ trì, kết luận: "Cho phép từ nay đến năm 2010, đối với các công trình chuyên ngành đặc thù và các công trình có yêu cầu đặc biệt trong ngành dầu khí được ưu tiên giao thầu cho PVC"; “Trong năm 2009, PVC phải tập trung mọi giải pháp phấn đầu hoàn thành tốt các nhiệm vụ được Tập đoàn giao, trong đó có Dự án Ethanol Phú Thọ”.
Trên cơ sở chỉ đạo của Đinh La Thăng, bị cáo Trịnh Xuân Thanh đã ký công văn gửi PVB xin được chỉ định thực hiện Dự án Ethanol Phú Thọ. Khi đó, do chưa có ý kiến chỉ đạo của PVN nên PVB không đồng ý chỉ định thầu mà vẫn tổ chức đấu thầu quốc tế rộng rãi.
Tuy nhiên, bị cáo Trịnh Xuân Thanh vẫn quyết liệt tiếp tục chỉ đạo nhân viên cấp dưới gửi văn bản đề nghị PVN và PVB xin chỉ định thực hiện dự án. Nhận được công văn này, bị cáo Đinh La Thăng đã có bút phê chỉ đạo cấp dưới giải quyết theo chủ trương chung của Tập đoàn.
Sau khi PVC có công văn gửi PVB xin chỉ định thầu, lãnh đạo của hai đơn vị này đều được tham gia các cuộc họp định kỳ hằng tháng (từ tháng 5 đến tháng 9/2009) của PVN và Ban Chỉ đạo triển khai các Dự án nhiên liệu sinh học. Tại các cuộc họp này, bị cáo Đinh La Thăng và Trần Thị Bình (khi đó là Phó Tổng Giám đốc PVN) chủ trì họp đều kết luận, chỉ đạo PVB, PVC hoàn tất thủ tục chỉ định thầu và ký hợp đồng với Liên danh nhà thầu PVC/Alfa Laval/Delta-T.
Thực hiện chỉ đạo của bị cáo Đinh La Thăng, PVB đã không tổ chức đấu thầu theo kế hoạch mà lập hồ sơ để chỉ định thầu cho Liên danh PVC/Alfa Laval/Delta-T. Quá trình thực hiện nhiệm vụ, các thành viên Tổ chuyên gia giúp việc đấu thầu và Tổ chuyên gia giúp việc thẩm định đấu thầu đều biết rõ các tiêu chí về năng lực, kinh nghiệm mà Liên danh nhà thầu PVC/Alfa Laval/Delta-T đã bị đánh giá không đạt. Nhưng với mục đích chỉ định thầu cho Liên doanh nhà thầu này theo chỉ đạo của bị cáo Đinh La Thăng, Vũ Thanh Hà đã có định hướng, chỉ đạo các thành viên 2 Tổ chuyên gia trên không đưa vào hồ sơ yêu cầu tiêu chí đánh giá về năng lực, kinh nghiệm đã được đánh giá không đạt trong giai đoạn sơ tuyển trước dó, nhằm chỉ định cho Liên danh nhà thầu này được trúng thầu, trái các quy định của pháp luật.
Quá trình thực hiện, do Liên danh PVC/Alfa Laval/Delta-T không đủ năng lực nên Dự án Ethanol Phú Thọ liên tục bị chậm tiến độ. PVC sau đó cũng có báo cáo thừa nhận Liên danh PVC/Alfa Laval/Delta-T không đủ năng lực để thực hiện dự án.
Tháng 3/2013, PVC đã đơn phương dừng thi công dự án và chưa có hạng mục nào hoàn thành. PVC đưa ra lý do việc dừng dự án vì đơn vị gặp nhiều khó khăn về tài chính, hoàn toàn chưa có kinh nghiệm quản lý và kết nối các giao diện về công nghệ...
Cáo trạng xác định, hậu quả từ hành vi làm trái các quy định của các bị cáo trong vụ án đã gây ra thiệt hại cho PVB tổng số tiền hơn 543 tỷ đồng.