Công an sau đó đã khẩn trương vào cuộc điều tra, truy xét xác định và triệu tập nghi phạm là Nguyễn Xuân Lộc.
Tại cơ quan công an, Lộc khai do vay nợ nhiều nên nảy sinh ý định đi cướp tài sản. Trưa 15-10, Lộc đi mua một con dao nhọn và cất trong cốp xe máy để chuẩn bị thực hiện hành vi phạm tội.
Khoảng 12 giờ ngày 16-10, Lộc điều khiển xe máy nhãn hiệu Honda Airblade màu đen, BKS 29N1-80846 sử dụng miếng bìa giấy màu cam, có dán băng dính 2 mặt để dán vào biển kiểm soát, lấy con dao trong cốp xe giấu vào tay áo bên trái rồi quay lại hướng xã Đông Dư.
Khi đi đến cửa hàng Winmart thuộc thôn 3 xã Đông Dư, Lộc đi loanh quanh nhiều vòng để thăm dò rồi vào trong giả vờ mua hàng. Khi thấy chỉ còn 1 nhân viên nữ, Lộc tiến đến quầy thu ngân, lấy con dao giơ lên trước mặt cô gái và quát lớn "mở két ra", "cướp đây".
Tuy nhiên, Lộc bị nữ nhân viên phản kháng nên không cướp được gì nên đành bỏ chạy. Sau khi cướp tài sản bất thành, Lộc đi đến địa điểm vắng người, tháo bỏ các lớp "ngụy trang" rồi đi xe máy vào nội thành.