Từ những nguồn tin có được, chuyên án 838H được xác lập. Ngay sau đó, lãnh đạo phòng CSĐTTP về ma túy công an tỉnh Nghệ An đã cử nhiều tổ công tác phối hợp với các đơn vị chức năng để tiến hành các hướng điều tra đã được phê duyệt.
Để có những thông tin chính xác nhất và tránh việc "đánh rắn động cỏ", các trinh sát buộc phải nhập vai để tiếp cận đối tượng. Họ vào các vai diễn như; các ông trùm gỗ lậu, mua bán khoáng sản, người đi rừng hái củi, người chở xe ôm, kể cả giả dạng những đối tượng buôn bán ma túy có máu mặt.
Để phục vụ cho chuyên án này, hàng chục trinh sát đã được huy động vào cuộc. Nhiều tháng ròng rã, bất kể ngày đêm rét mướt, nắng mưa, ban chuyên an căng mình tập trung lực lượng nắm mọi di biến động của đối tượng. Nhiều tổ công tác được phân công theo dõi những tụ điểm, nơi chốn mà các đối tượng thường hay qua lại.
Không lâu sau đó, danh tính của các đối tượng đã được ban chuyên án xác định, đó là Vũ Đức Mạnh, SN 1964, quê quán Huyện Vụ Bản, Nam Định; Trương Thị Huệ, SN 1875, quê quán TP Vinh, Nghệ An; Nguyễn Hoài Thu, SN 1980, quê quán Quế Phong, Nghệ An; Nguyễn Công Hải, SN 1969, quê quán Quỳn Hợp, Nghệ An; Nguyễn Thị Châu, SN 1968, quê quán Quế Phong, Nghệ An. Đây là những mắt xích quan trọng trong đường dây này.
Dù đã xác định được danh tính nhưng bắt được quả tang các đối tượng, đảm bảo an toàn cho lực lượng tham gia đánh án thì lại không hề đơn giản. Bởi qua những thông tin đã xác minh, ban chuyên án đã xác định được các đối tượng trên hoạt động có tổ chức rất chặt chẽ và liều lĩnh. nhưng lại hoạt động theo kiểu đơn tuyến. Đặc biệt, chúng luôn cảnh giác rất cao độ, nếu có dấu hiệu nghi vấn thì điều tra theo dõi...
Theo kế hoạch phá án được đặt ra, sáng sớm ngày 31/7/2012, một mối trinh sát bí mật lên huyện Quế Phong, Nghệ An để tiếp cận hai đối tượng Nguyễn Thị Châu và Nguyễn Thị Thu. Cùng thời điểm này, các mũi trinh sát khác nhận nhiệm vụ đón lõng đối tượng nhận hàng từ TP HCM ra vào.
Theo hướng nhận định, có thể địa điểm giao hàng của chúng là bến xe Vinh hoặc ga Vinh. Tổ công tác có mặt ở ga Vinh, trông họ giống như những hành khách đi tàu. Trong sân ga, một phụ nữ đang đợi tàu có vẻ suốt ruột. Bằng linh cảm nghề nghiệp, trưởng ban nhận định có khả năng đấy là đối tượng được giao vận chuyển chuyến hàng lần này. Các mũi trinh sát đều tập trung vào người phụ nữ ngồi trên ghế đá, bên cạnh là một túi du lịch màu đen, trên tay cầm một cành cây nhỏ cua cua xuống nền đất. Những cử chỉ của thị vẫn nằm trong mắt quan sát của các trinh sát.
Khi người phụ nữ nghe điện thoại cũng là lúc một người đàn ông hớt hải bước vào ga Vinh kéo theo một va li du lịch to. Người đàn ông này, cũng đang nghe điện thoại. Trưởng ban chuyên án nhận định, đây có khả năng là đối tượng nhận hàng và chỉ đạo các mũi trinh sát tập trung quan sát đối tượng.
Một lát sau, người đàn ông tìm đến người phụ nữ ngồi trên ghế đá và họ trao đổi với nhau điều gì đó. Khoảng 7 phút sau, cuộc giao hàng diễn ra, trinh sát ập vào bắt giữ hai đối tượng ngay tại sân ga. Đúng như những khó khăn đã dự đoán từ trước, người vận chuyển hàng lần này bị bắt quả tang 30 bánh heroin là Nguyễn Thị Nhung, chị dâu của Nguyễn Thị Thu là đối tượng mà ban chuyên án chưa đưa vào danh sách. Đối tượng nhận hàng là Vũ Đức Mạnh...