Đến khoảng 11h ngày 13/11, lực lượng chức năng đã xác định đối tượng gây án là Cao Văn Thủy (SN 1992, ở xã An Tiến, huyện Mỹ Đức).
Bằng các biện pháp nghiệp vụ, đến khoảng 19h ngày 13/11, Công an huyện Ứng Hòa phối hợp với các lực lượng chức năng đã bắt được Cao Văn Thủy, thu giữ tang vật liên quan.
Tại cơ quan điều tra, Thủy khai nhận do không có tiền tiêu xài nên nảy sinh ý định đi cướp tài sản. Tối 10/11, Thủy chuẩn bị một con dao, giấu trong người và đi đến cửa hàng điện thoại Ngọc Vũ Mobile.