Tuy nhiên, thấy việc nhờ "chạy án" không thành, người thân của Đước sau đó đã làm đơn tố cáo hành vi nhận tiền của ông Ca với cơ quan công an. Cơ quan an ninh điều tra Công an tỉnh Quảng Ninh đánh giá hành vi của ông Ca có dấu hiệu phạm tội lừa đảo, chiếm đoạt tài sản nên xác lập chuyên án để đấu tranh. Trong quá trình điều tra, thực hiện các bước tố tụng thì ông Ca đã giao nộp lại số tiền đã nhận của Trương Văn Đước cho cơ quan Công an.
Cơ quan Công an tiến hành bắt giữ và khám xét nơi ở, sau khi ông Đỗ Hữu Ca nhận tiền chạy án.
Sau khi khởi tố, tạm giam các bị can Trương Xuân Đước và vợ là Nguyễn Thị Ngọc Anh và 1 đối tượng nữa là Trương Văn Nam (SN 1990, cùng trú tại TP Hải Phòng) về tội "Mua bán trái phép hoá đơn, chứng từ nộp ngân sách nhà nước", quy định tại Điều 203, Bộ luật Hình sự, cơ quan Công an còn khởi tố bị can, cấm đi khỏi nơi cư trú đối với 3 bị can khác về tội "Trốn thuế", quy định tại Điều 200, Bộ luật Hình sự.
Đến ngày 22/2, Cơ quan An ninh điều tra Công an tỉnh Quảng Ninh đã ra Quyết định khởi tố bổ sung vụ án hình sự, khởi tố bị can, ra lệnh tạm giam đối với ông Đỗ Hữu Ca về tội "Lừa đảo, chiếm đoạt tài sản", quy định tại Điều 174 Bộ luật Hình sự.
Trước đó, vào chiều 18/2, cơ quan Công an tỉnh Quảng Ninh đã thực hiện lệnh khám xét nơi ở của ông Đỗ Hữu Ca tại xã Kênh Giang, huyện Thủy Nguyên và căn biệt thự tại Lô 18, Khu đô thị Ngã 5 – sân bay Cát Bi, phường Đằng Lâm, quận Hải An, cùng TP Hải Phòng, thu giữ nhiều tài liệu liên quan.