Sau quá trình điều tra truy xét, đến sáng ngày 27-6, Đội CSHS CAQ Nam Từ Liêm đã bắt giữ được 3 đối tượng là Nguyễn Anh Đức, 24 tuổi, trú ở phường Đình Bảng, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh; Vương Đình Hưng, 26 tuổi, trú ở xã Phú Đổng, huyện Gia Lâm, Hà Nội và Trần Tuấn Anh, 22 tuổi, trú ở TP Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh.
Tại cơ quan công an, các đối tượng khai nhận, ngày 21-6, các đối tượng rủ nhau đi cướp tài sản và có mang theo dao, 1 khẩu súng ngắn có 6 viên đạn. Khi đến gần cầu vượt Phú Đô, quận Nam Từ Liêm, phát hiện chiếc xe tải của anh Nguyễn Đình Tài đỗ ven đường có mở cửa sổ cabin. Hưng trèo lên, với tay qua cửa sổ lấy chiếc túi xách nhưng bị anh Tài phát hiện. Sau đó, anh Tài ôm theo túi bỏ chạy thì bị nhóm Hưng rượt theo, dùng dao đâm 2 nhát vào cổ và bụng, Đức dùng khẩu súng bắn chỉ thiên uy hiếp. Lúc này có một xe ô tô khác đi tới phát hiện ra sự việc nên đã đâm vào xe máy của nhóm đối tượng để ngăn cản sự việc khiến các đối tượng phải bỏ chạy.
Điều tra mở rộng, các đối tượng còn khai nhận trước đó vào ngày 17-5, đã gây ra vụ cướp tài sản tại đường cao tốc trên cao, đoạn qua phường Yên Sở, quận Hoàng Mai, Hà Nội.