Trước đó, khoảng 12h ngày 5/8, trong lúc Hoàng và Kiên chơi ở cổng nhà Kiên tại thôn 12, xã Mậu Đông (huyện Văn Yên) thì thấy một em nhỏ bị ngã xuống ngầm tràn trước nhà. Cả hai em vội chạy về phía người bị nạn và Hoàng lao xuống suối, đẩy em nhỏ bám vào cổ mình rồi cố sức bơi về sát thành ngầm.
Do ảnh hưởng của đợt mưa lớn kéo dài do hoàn lưu bão số 5 gây ra, nên nước ở ngầm tràn rất đục và lớn, sâu khoảng 3m. Hơn nữa, do thành ngầm tràn có lớp rêu trơn nhẵn khiến Hoàng trượt tay làm hai anh em bị chìm xuống và bị nước đẩy trôi khá xa bờ.
Thấy Hoàng và em nhỏ có nguy cơ bị nước nhấn chìm, Kiên vội lần theo bờ ngầm, cố gắng vươn mình để nắm chặt tay Hoàng rồi cùng lần theo bờ ngầm tràn để lên bờ an toàn. Lúc đó, mặt Hoàng và em nhỏ đã tái nhợt vì bị uống quá nhiều nước suối và mệt. Hai bàn tay Hoàng bị xước, chảy máu do cố bám vào thành ngầm tràn nhiều lần nhưng đều bị trượt.
Em nhỏ may mắn được cứu sống là Nguyễn Thái Sơn, sinh năm 2010, con trai anh Nguyễn Cao Đỉnh ở cùng thôn với Kiên. Kiên và Hoàng đều là học sinh ngoan, chăm học, luôn đoàn kết với bạn bè và tích cực tham gia các hoạt động của liên đội, được thầy cô, bạn bè yêu mến.