Thế nhưng, hành vi mờ ám của hắn khiến những người làm việc tại nhà nghỉ tỏ ra nghi ngờ. Gần hai tiếng đồng hồ sau, gọi cửa mãi nhưng thấy căn phòng vẫn im lặng như tờ, linh cảm có chuyện không lành nên chị N., chủ nhà nghỉ ở khu 2, Vạn Hương, Đồ Sơn, sốt ruột đi tìm chìa khóa dự phòng để mở cửa căn phòng mà vị khách nam vừa trả.
Lật chiếc chăn mỏng trên giường ra, chị N. thét lên kinh hãi bởi cảnh tượng hiện ra trước mắt thật man rợ: đó xác của chị H., sinh năm 1985, khi ấy mới tròn 21 tuổi dưới chăn bị xiết cổ bị nhiều vết thương bầm dập, thâm tím trên cơ thể không mặc quần áo.
Lập tức, chị N. báo tin cho lực lượng công an về thảm án kinh hoàng. Hôm đó là ngày 10-9-2006.
Lúc này đây, nghi phạm duy nhất của vụ án, cũng chính là gã thanh niên có nhiều biểu hiện bất minh qua đêm cùng chị H. lộ diện là Đào Xuân Nguyên, sinh 1984, ở thôn 4, xã Kiến Quốc, huyện Kiến Thụy.
Xác định đây là vụ án đặc biệt nghiêm trọng, có dấu hiệu giết người, cướp tài sản, Công an thành phố Hải Phòng đã lập Ban chuyên án, truy bắt nhanh thủ phạm.
Trong ngày 10-9-2006, các trinh sát đã xác minh tất cả các số điện thoại ghi trên tờ giấy thu được tại hiện trường và được biết đó là của Đào Xuân Nguyên.
Tuy nhiên, người thân của Nguyên cho hay hắn đã bỏ nhà đi từ ngày 9-9-2006 chưa quay trở về. Nguyên thường lui tới nhà một người bạn gái ở chợ Phú Lương, Thái Nguyên và nhà cậu ruột ở phường Cao Thắng, TP.Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh.
Lần theo dấu vết tại Thái Nguyên, trinh sát thu được đôi giày thể thao của Nguyên để lại nhà bạn gái trong đêm 11-9-2006.
Tiếp tục xác minh nhà cậu ruột của Nguyên tại phường Cao Thắng, TP. Hạ Long, trinh sát phát hiện Đào Xuân Nguyên đang nghỉ tại đây.
Bằng biện pháp nghiệp vụ, kết hợp với những hình ảnh camera mà nhà nghỉ ghi lại được, lời khai của các nhân chứng cũng như dấu vết sót lại tại hiện trường đã giúp các điều tra viên đưa ra kết luận: Nguyên chính là hung thủ của vụ án giết người, cướp tài sản kinh hoảng xảy ra tại Đồ Sơn.
Đúng 12h30 ngày 13-9-2006, Đào Xuân Nguyên bị tóm gọn khi đang lẩn trốn tại nhà cậu ruột ở Quảng Ninh.
Ban đầu, gã thanh niên trẻ trình độ chỉ mới học hết lớp 2 này còn tỏ ra "ngớ ngẩn" không biết gì về vụ án. Thế nhưng trước những bằng chứng đanh thép không thể chối cãi từ hiện trường vụ án, Nguyên cuối cùng phải cúi đầu nhận tội.
Lời khai của Nguyên dần cởi bỏ lớp vỏ bọc "hiền lành thư sinh" mà gã tự tạo cho bản thân, thay vào đó là lối sống trụy lạc, hưởng thụ, ích kỷ của hắn đã đưa đẩy hắn đến bờ vực của tội ác.
Nguyên cho biết hắn quen nạn nhân khoảng 1 tuần trước khi gây án. Dù đã có vợ con, nhưng hắn vẫn thường xuyên bỏ nhà đi lang thang, chơi bời lêu lổng.
Có một lần Nguyên vẫy xe buýt đi Đồ Sơn chơi và tình cờ làm quen được với chị H. là nhân viên lễ tân nhà hàng Quảng Đông, khu II Đồ Sơn. H. cũng đã có gia đình nhưng chồng là đối tượng nghiện hút, đã trốn đi Hong Kong.
Sau vài lời đường mật, Nguyên rủ chị H. đến thuê phòng tại nhà hàng An Giang, khu 203 Đồ Sơn để "tâm sự".
Những lời đường mật của gã thanh niên trẻ khiến chị H. nhanh chóng có cảm tình và tin tưởng.
Đến tối ngày 10-9-2006, hết tiền tiêu, Nguyên đi xe ôm xuống nhà nghỉ T. ở khu II Đồ Sơn, thuê phòng sẵn rồi gọi điện cho H. đến.
Sau cuộc "mây mưa" với người tình "sét đánh", đúng lúc trời tang tảng sáng, tranh thủ chị H. đang say ngủ, Nguyên dùng dây giày siết cổ "người tình" đến chết.
Hắn cướp đi một điện thoại di động Motorola, 3 chiếc nhẫn, 1 dây chuyền vàng và 1 triệu đồng tiền mặt của chị H., sau đó thản nhiên xuống lễ tân trả phòng và chuồn.
Với tội ác không thể dung thứ, Đào Xuân Nguyên đã bị tòa kết án tử hình về tội Giết người.