Đối tượng chính trong vụ án này là Hoàng Phương Lam, trú tại ngõ 100, phố Tây Sơn, quận Đống Đa, Hà Nội (đã có 1 tiền án về tội ma túy). Sau khi ra tù, Lam vẫn "ngựa quen đường cũ", cùng với mẹ là Nguyễn Thị Bình, trú tại ngõ 136 phố Tây Sơn, quận Đống Đa, Hà Nội (cũng là đối tượng có tiền án về tội ma túy) tiếp tục mua bán trái phép chất ma túy.
Trước đó, bằng biện pháp nghiệp vụ, cơ quan điều tra đã mật phục và bắt quả tang Lam đang mang theo người 8 gói ma túy tổng hợp có trọng lượng hơn 393 gam. Số ma túy này là một phần trong tổng số 550 gam ma túy mà Lam đặt mua của Nguyễn Thị Bích Hạnh, quê ở Nghệ An, rồi bán lại cho Văn Kính Dương (đối tượng đang có quyết định truy nã) 500 gam. Do ma túy kém chất lượng, Dương chỉ bán được 100 gam, còn 400 gam thì yêu cầu trả lại Lam.
Khi Lam đến khách sạn Hà Nội Tower (trên phố Hai Bà Trưng, Hà Nội) nhận lại số ma túy trên từ Nguyễn Thị Phúc thì bị bắt. Quá trình điều tra mở rộng vụ án, cơ quan điều tra đã khởi tố 25 bị can, nhưng do 3 bị can bỏ trốn đã có quyết định truy nã nên đã tách ra xử lý sau.
Cơ quan điều tra đã xác định từ giữa năm 2011 đến 1/4/2012, các đối tượng đã thực hiện trót lọt 66 lượt mua bán với nhiều loại ma túy khác trọng, trọng lượng lên đến gần 6kg ma túy tổng hợp thể rắn và gần 2kg heroin...