Xác định Nam từng lên nhà một người bạn ở tỉnh Đắk Lắk để tìm việc sau khi giết người, một tổ công tác được cử đến đây thu thập thông tin. Tuy nhiên, Nam rất cảnh giác, ít giao lưu và xóa sạch mọi dấu vết. Sau một thời gian ở tỉnh Đắk Lắk, Nam vượt biên sang Campuchia. Manh mối lúc này một lần nữa bị đứt đoạn.
Tháng 12/2021, từ tin báo của quần chúng, ban chuyên án phát hiện Nam đã trở lại Việt Nam... Trinh sát đã tiếp cận hàng trăm quan hệ xã hội của Nam trên khắp cả nước, đặc biệt là tỉnh Đồng Nai.
Sau nhiều ngày đêm truy tìm khắp tỉnh Đồng Nai và các tỉnh lân cận không lần ra tung tích Nam, tổ công tác rút về để khoanh vùng tại một số tỉnh miền Bắc.
Quá trình thu thập tài liệu, các cán bộ trinh sát biết Nam “rồng” có nhà ở tỉnh Lạng Sơn, nên một tổ công tác nhanh chóng di chuyển về địa phương này. Tuy nhiên, tại đây lực lượng công an xác định gia đình Nam “rồng” đã chuyển về Hà Nội.
Sau thời gian xác minh, giữa tháng 1/2022, trinh sát phát hiện Nam “rồng” đang ở địa bàn Phùng Khoang, phường Thanh Xuân Bắc, quận Thanh Xuân (Hà Nội) để đón Tết nên đã bí mật bám sát. Vào thời điểm bất ngờ, khi đối tượng đi xe máy ra đường, các trinh sát lập tức bao vây, khống chế. Thấy vậy, Nam vứt xe, bỏ chạy được 5m thì bị bắt giữ.