Đến khoảng 20h15 cùng ngày, V. cùng ba bạn nữ đi 2 xe máy điện hướng về trung tâm quận để ăn kem. Khi qua nhà hàng trên, nữ sinh tiếp tục bị nhóm thanh niên trêu chọc nên đã quay lại phản ứng.
Trong lúc lời qua tiếng lại, Thạch đi thẳng vào nơi để xe của nhà hàng, mở cốp ôtô, lấy bình hơi cay và xịt thẳng vào vùng mặt nữ sinh.
Người dân can ngăn nên nhóm thanh niên lên ôtô bỏ đi. Còn nữ sinh được mẹ và bạn bè đưa đến trung tâm y tế quận sơ cứu trong tình trạng tổn thương 2 mắt.
Từ trình báo của nạn nhân, Công an quận Đồ Sơn vào cuộc điều tra, ghi nhận biển kiểm soát ôtô và xác định người dùng bình xịt hơi cay vào mặt nữ sinh là Trần Văn Thạch.