Trước đó, do không thấy ông Bùi Văn Thăng (SN 1960, thường trú phường Lộc Sơn, TP Bảo Lộc), ở và làm rẫy thôn 13, xã Lộc Ngãi, huyện Bảo Lâm tới tiêm vaccine phòng COVID-19 như đã đăng ký. Gọi điện thoại không liên lạc được, cán bộ thôn đã tới căn chòi nơi ông Thăng ở để nhắc nhở đi tiêm thì phát hiện nạn nhân đã tử vong trong bụi cây ven hồ phía sau nhà.
Xác định có dấu hiệu của một vụ án mạng, Công an huyện Bảo Lâm đã báo cáo và xin ý kiến chỉ đạo của Giám đốc Công an tỉnh Lâm Đồng. Đại tá Trần Minh Tiến, Giám đốc Công an tỉnh Lâm Đồng đã chỉ đạo Phòng Cảnh sát hình sự phối hợp với Phòng Kỹ thuật nghiệp vụ và Công an huyện Bảo Lâm khẩn trương vào cuộc điều tra dưới sự trực tiếp chỉ đạo của Đại tá Đinh Xuân Huy, Phó Giám đốc, Thủ trưởng Cơ quan Cảnh sát điều tra Công an tỉnh Lâm Đồng.
Kết quả khám nghiệm tử thi, khám nghiệm hiện trường xác định đây là một vụ án mạng, mục đích giết người để cướp tài sản. Với kinh nghiệm nhiều năm điều tra những vụ trọng án, các điều tra viên của Phòng Cảnh sát hình sự Công an tỉnh Lâm Đồng và Công an huyện Bảo Lâm đã khẩn trương truy xét đối tượng gây án.
Từ kết quả khám nghiệm tử thi nạn nhân, lực lượng chức năng bước đầu dựng lên chân dung kẻ gây án là người có mối quan hệ quen biết với ông Bùi Văn Thăng, là người có chiều cao bằng hoặc hơn nạn nhân. Bên cạnh đó, qua thu thập hiện trường, cơ quan điều tra xác định nhiều khu vực trong căn chòi gỗ có dấu hiệu bị lục lọi, tìm kiếm tài sản. Cơ quan điều tra đã nhanh chóng khoanh vùng được nghi phạm gây án, đó là Đặng Văn Luyến, hàng xóm gần chòi của nạn nhân. Đặng Văn Luyến được chủ một homestay ở TP Hồ Chí Minh thuê trông coi, chăm sóc vườn với mức lương 8tr/ tháng. Ngoài ra, một chủ homestay khác cạnh đó cũng thuê đối tượng này trông coi tài sản với tiền công 4tr/tháng. Quá trình điều tra cho thấy, Đặng Văn Luyến có mối quan hệ tình ái phức tạp, có dấu hiệu nghiện lô đề.
Bị cơ quan Công an triệu tập lấy lời khai, Đặng Văn Luyến khai nhận có quen biết với ông Bùi Văn Thăng nhưng hai ngày qua không gặp, đồng thời khẳng định không hay biết gì về cái chết của nạn nhân. Tuy nhiên, những mánh khóe khai báo không trung thực, cố tình tạo ra chứng cứ ngoại phạm của đối tượng này đã không thể qua mắt được các điều tra viên. Càng làm việc với cơ quan điều tra, Đặng Văn Luyến càng để lộ ra những sơ hở, mâu thuẫn trong lời khai không thể chối cãi. Cuối cùng, đối tượng buộc phải thừa nhận toàn bộ hành vi sát hại ông Bùi Văn Thăng để cướp tài sản.
Theo đó, sáng 8/1, do biết ông Thăng vừa bán cà phê nên Luyến sang gặp ông Thăng để hỏi mượn tiền. Lợi dụng lúc ông Thăng không để ý, đối tượng đã dùng xà beng đánh liên tiếp vào ông Thăng từ phía sau khiến nạn nhân tử vong. Sát hại nạn nhân, kẻ gây án kéo xác ông Thăng tới bờ hồ Đắk Long Thượng ném vào bụi cây. Trở về hiện trường, đối tượng lấy cây xà beng là phương tiện gây án đem ném xuống lòng hồ. Đặng Văn Luyến vào chòi của nạn nhân lục lọi, tìm kiếm lấy đi số tiền trong bóp và một điện thoại di động của ông Thăng. Số tiền cướp được, Luyến đem mua xe máy và tiêu sài khi gặp bạn gái.
Phạt tù chung thân nữ hung thủ giết người, cướp tài sản 
Bắt kẻ giết người, cướp tài sản rồi ném xuống vực phi tang 
