Sau gần 20 ngày điều tra, Ban chuyên án phát hiện đối tượng Đinh Công Tráng (SN 1977, ở khu phố An Bình, phường An Tảo, TP.Hưng Yên) là nghi phạm gây ra vụ án. Tại cơ quan điều tra, Tráng khai do bị gia chủ phát hiện khi vào nhà để trộm cắp nên anh ta ra tay sát hại 2 nạn nhân
Sau khi làm quen với cô gái trẻ ở một quán giải khát, Tráng rủ cô gái đi ăn và đề nghị vào nhà nghỉ để... tâm sự. Bị cô gái từ chối, Tráng vung tay đánh cô gái, sau đó ép buộc cô gái trẻ phải đi xe máy theo hắn đến nhà nghỉ ở khu Đầm Trấu, Bạch Đằng, Hà Nội.
Có mặt trong đám tang anh Đặng Văn Trường, chị Nguyễn Thị Hoa - 2 nạn nhân bị kẻ lạ mặt xông vào nhà sát hại, nhiều người không khỏi xót xa. Về chịu tang cha mẹ, em Sơn gào khóc thảm thiết vì đã từng thấy đối tượng gây án nhưng vì hung thủ quá manh động nên không thể giải cứu đấng sinh thành.