Trước đó, vào khoảng 1h ngày 16/12/2012, một đối tượng tên Linh (chưa rõ lý lịch) đi xe máy mang nhãn hiệu Honda Dream BKS: 29 T3 – 3030 chở ba đến phố Trung Kính (phường Yên Hòa, quận Cầu Giấy) thì bị tổ công tác Cảnh sát Cơ động (thuộc Đại đội 6, Trung đoàn Cảnh sát Cơ động Hà Nội), kiểm tra hành chính.
Trong quá trình kiểm tra, lợi dụng sơ hở, đối tượng Linh đã bỏ trốn. Tuy nhiên, khi kiểm tra hành chính hai đối tượng là Nguyễn Hoàng Hải (ở thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm, Hà Nội) và Hàn Tuấn Anh (ở bản Liên Hà, xã Bảo Hà, huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai) , tổ công tác phát hiện trong túi đựng máy tính laptop của Hải có một khẩu súng ngắn K54, bên trong hộp tiếp đạn có 05 viên đạn.
Ngay sau đó, tổ công tác đã bàn giao toàn bộ tang vật và đối tượng cho Phòng CSĐT tội phạm về TTXH (PC45, Công an Hà Nội), tiếp tục điều tra làm rõ.
Tại cơ quan công an, Hải khai nhận, khẩu súng K54 và 5 viên đạn trên là của hắn. Theo đó, khoảng cuối năm 2011, Hải nhờ đối tượng Ngô Văn Phong (ở thôn Cố Đụng 2, xã Tiến Xuân, huyện Thạch Thất, Hà Nội) dẫn đến mua của một người quen của Phong nhà ở tỉnh Hoà Bình với giá 20 triệu đồng.
Khẩn trương khám xét nơi ở của Phong, lực lượng công an tiếp tục phát hiện, thu giữ 20 viên đạn, 1 khẩu súng hai nòng tự chế, 24 vỏ đạn đã sử dụng, 0.5 kg hạt chì để làm đạn hoa cải và 3 thanh kiếm Nhật.
Tại cơ quan công an, Ngô Văn Phong khai nhận, khoảng đầu tháng 9/2011, qua người quen giới thiệu Phong đã gặp một người tên đàn ông tên B. (ở huyện Kim Bôi, tỉnh Hoà Bình) và đã đến nhà ông B. mua mật gấu. Khoảng giữa tháng 11/2011, Nguyễn Hoàng Hải là bạn làm ăn của Phong nói chuyện với Phong việc Hải có nhu cầu mua một khẩu súng, Phong đã đưa Hải đến nhà ông B., hỏi mua súng và người đàn ông ở Hòa Bình này đã bán cho Hải một khẩu súng K54.
Hiện Phòng Cảnh sát điều tra tội phạm về trật tự xã hội đang tập trung đấu tranh khai thác mở rộng vụ án, khẩn trương truy bắt những người đang bỏ trốn.