Theo cơ quan điều tra, vào khoảng 2h ngày 3/3, các anh Bùi Hoàng Phi Hồ (SN 1984, trú tại Bát Đàn, Hoàn Kiếm); Phan Việt Thắng (SN 1989, ở phố Trần Phú, phường Điện Biên, Ba Đình, Hà Nội) và Đỗ Vương Tú (SN 1987, ở phố Nguyễn Văn Tố, Hoàn Kiếm, Hà Nội) cùng Hoàng Minh Đức (SN 1991, ở phố Đường Thành, Hoàn Kiếm, Hà Nội) đi trên 2 xe máy đến trạm xăng số 9 Trần Hưng Đạo để mua xăng.
Anh Tú dắt xe vào đổ xăng còn 3 người bạn dừng xe ở ngoài chờ. Khi Tú vừa mở nắp bình xăng để đổ xăng thì có 3 thanh niên từ 1 xe ô tô 7 chỗ đỗ gần đó nhảy xuống dùng gậy gỗ đánh vào vai Tú. Cả 3 người bạn của Tú vào can thì nghe thấy 1 tiếng súng nổ. Cả 4 người bỏ chạy. Khi anh Thắng chạy đến đầu phố Hàn Thuyên thì có nghe thấy 1 tiếng súng nổ nữa và Thắng bị thương ở cổ tay trái.