Ông Trần Đại Quang khi trao đổi với các Đại biểu Quốc hội.
Vụ đại án đầu tiên gây xôn xao phải kể đến là vụ Dương Chí Dũng và đồng phạm với những sai phạm đặc biệt nghiêm trọng tại Vinalines.
Tháng 5.2015, khi Cơ quan Cảnh sát điều tra - Bộ Công an khởi tố vụ án, Dương Chí Dũng - nguyên Cục trưởng Cục Hàng hải Việt Nam đã bỏ trốn.
Khi đó, Bộ trưởng Trần Đại Quang đã chỉ đạo các lực lượng nghiệp vụ khẩn trương truy nã đối với Dương Chí Dũng. Sau hơn 3 tháng lẩn trốn, Dương Chí Dũng đã bị lực lượng Công an bắt (ngày 4.9.2012).
Liên quan đến việc Dương Chí Dũng bỏ trốn, khi trả lời chất vấn trước Quốc hội (14.6.2012), Bộ trưởng Trần Đại Quang đã thẳng thắn thừa nhận: "Chúng tôi đã yêu cầu cơ quan cảnh sát điều tra làm rõ tại sao ông Dũng bỏ trốn, có lộ lọt thông tin hay không để xử lý theo quy định pháp luật? Cơ quan cảnh sát điều tra cần kiểm điểm, rút kinh nghiệm về công tác nghiệp vụ".
Sau đó, đúng như lời Bộ trưởng hứa trước Quốc hội, Bộ Công an đã truy tìm ra người để lộ lọt thông tin, tiếp tay cho Dương Chí Dũng trốn thoát. Không phải ai xa lạ, đó chính là cựu đại tá Dương Tự Trọng (em trai Dương Chí Dũng) - nguyên Phó GĐ Công an TP.Hải Phòng cùng một số đồng phạm.
Vụ đại án thứ hai phải kể đến là vụ khởi tố, điều tra đối với Nguyễn Đức Kiên (tức "bầu" Kiên) và đồng phạm vào tháng 8.2012.
Hàng loạt hành vi sai trái của "bầu" Kiên như Kinh doanh trái phép, lừa đảo chiếm đoạt tài sản, trốn thuế, cố ý làm trái quy định của nhà nước về quản lý kinh tế gây hậu quả nghiêm trọng đã được lực lượng công an điều tra làm rõ dưới chỉ đạo của Bộ trưởng Trần Đại Quang.
Không chỉ vậy, dưới thời Chủ tịch nước còn làm Bộ trưởng Bộ Công an, nhiều vụ án lớn khác cũng đã được phá như vụ Huỳnh Thị Huyền Như - nguyên Phó phòng quản lý rủi ro Ngân hàng TMCP Công thương Việt Nam (Vietinbank) chi nhánh TP.HCM, quyền Trưởng phòng Giao dịch Điện Biên Phủ và đồng phạm đã có hành vi cố ý làm trái với số tiền sai phạm gần 4.000 tỷ đồng.
Vụ tham nhũng tại Công ty Cho thuê tài chính 2 (thuộc Ngân hàng Nông nghiệp và phát triển nông thôn Agribank) với số tiền sai phạm hàng trăm tỷ đồng; Vụ tham nhũng xảy ra ở Ban quản lý các dự án đường sắt Việt Nam liên quan tới Trần Quốc Đông và đồng phạm; Vụ khởi tố, bắt giam Hà Văn Thắm cựu Chủ tịch Ngân hàng thương mại cổ phần Đại Dương (Ocean Bank) và đồng phạm; Khởi tố, bắt giam ông Nguyễn Xuân Sơn, cựu Chủ tịch Hội đồng thành viên Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam (PetroVietnam) để điều tra về tội "Lợi dụng chức vụ, quyền hạn trong khi thi hành công vụ" và "Cố ý làm trái quy định của Nhà nước về quản lý kinh tế gây hậu quả nghiêm trọng", vụ điều tra các sai phạm xảy ra tại Ngân hàng Thương mại cổ phần Xây dựng Việt Nam...
Đối với những vụ án hình sự về trật tự xã hội cũng được Bộ trưởng Trần Đại Quang chỉ đạo sát sao.
Vào tháng 7.2015, xảy ra vụ thảm sát 6 người trong gia đình ông Lê Văn Mỹ ở xã Minh Hưng, huyện Chơn Thành, tỉnh Bình Phước gây chấn động dư luận.
Khi đó, Bộ trưởng Trần Đại Quang đã có mặt tại hiện trường để thăm hỏi gia đình nạn nhân và chỉ đạo các lực lượng nghiệp vụ sớm truy bắt hung thủ.
Cũng trong tháng 7.2015, ở bản Phồng, xã Tam Hợp Tương Dương, Nghệ An xảy ra vụ thảm sát 4 người trong gia đình, Bộ trưởng Trần Đại Quang đã trực tiếp nghe Giám đốc Công an tỉnh Nghệ An báo cáo và sau đó ông chỉ đạo lực lượng Công an khẩn trương phá án.
Cả hai vụ án hung thủ đều bị bắt.