Trong 3 ngày, sau khi xảy ra vụ án mạng thương tâm, các trinh sát, điều tra viên của Đội CSĐT tôi phạm về TTXH, Công an quận Long Biên và Công an phường Bồ Đề, đã tổ chức lực lượng nắm bắt di biến động tại nơi ở của Dũng, đồng thời ráo riết truy tìm đối tượng gây án. Khi có thông tin nghi vấn, anh em trinh sát lập tức lên đường. Vì vậy, việc có thông tin "Dũng quay lại nhà, phá cửa ra vào để lục soát lấy tiền để tiếp tục bỏ trốn vào chiều 10/5" như một số tờ báo nêu là không đúng.
Bên cạnh việc truy bắt Dũng, Công an quận Long Biên đã tiếp cận các thành viên trong gia đình Dũng, vận động Dũng ra đầu thú để được hưởng lượng khoan hồng của pháp luật.
Bằng các biện pháp nghiệp vụ, đến 22h ngày 11/5, Dũng đã được người quen đưa đến Công an tỉnh Bình Dương, nơi hắn đang lẩn trốn, để đầu thú.
Trưa 12/5, một tổ công tác Đội Điều tra hình sự, Công an quận Long Biên đã lên đường vào tỉnh Bình Dương, tiến hành di lý đối tượng ra Hà Nội để khai thác, đấu tranh