Quá trình điều tra ban đầu xác định đối tượng nghi vấn là Nguyễn Văn Hiệp (sinh năm 1986, ở Trung Thành, Phổ Yên, Thái Nguyên) đã có vợ và 2 con. Theo lời khai của nhân chứng, Hiệp nhiều lần đến gặp chị P tại cửa hàng vào các buổi trưa. Khoảng 14 giờ 45 phút ngày 17/10, Hiệp đến của hàng và gặp chị P. Trong quá trình nói chuyện, chị P và Hiệp có xảy ra mâu thuẫn, cãi vã. Hiệp dùng dao nhọn đâm 8 nhát vào vùng đầu, cổ, ngực, bụng làm chị P tử vong tại chỗ. Tại hiện trường, Cơ quan điều tra thu giữ 1 con dao bầu dính máu. Sau khi gây án, Hiệp điều khiển taxi 99E - 002.59 bỏ trốn khỏi hiện trường.
Trước đó, hồi 15 giờ ngày 17/10, Công an tỉnh Bắc Ninh tiếp nhận tin báo của quần chúng nhân dân về việc: Khoảng 14 giờ 50 phút cùng ngày, tại cửa hàng bán quần áo WOO BIN (nhà 276 đường Trần Hưng Đạo, phường Đại Phúc, thành phố Bắc Ninh), chị N.T.P sinh năm 1996, ở Phú Cường, Đại Từ, Thái Nguyên (là nhân viên bán hàng tại cửa hàng) bị 1 nam thanh niên dùng dao đâm nhiều nhát vào vùng đầu, cổ, bụng, ngực dẫn đến tử vong, Sau khi gây án, đối tượng bỏ trốn khỏi hiện trường.
Nhận được tin báo, Phòng Cảnh sát hình sự, Phòng Kỹ thuật hình sự Công an tỉnh Bắc Ninh phối hợp với Công an thành phố Bắc Ninh tiến hành khám nghiệm hiện trường, khám nghiệm tử thi và truy bắt đối tượng.
Khoảng 16 giờ 30 phút cùng ngày, các lực lượng Công an tỉnh Bắc Ninh tìm thấy chiếc xe ô tô trên đang đỗ trên cầu Thanh Trì, thành phố Hà Nội; thu giữ trên xe 1 điện thoại di động, 1 ví da có giấy tờ tùy thân của đối tượng Hiệp.
Quá trình lấy lời khai của nhân chứng, lực lượng chức năng xác định khoảng 15 giờ 40 phút cùng ngày có 1 nam thanh niên điều khiển chiếc xe ô tô trên đến và đỗ trên cầu Thanh Trì, sau đó nhảy từ trên cầu xuống sông Hồng.
