Ngày 5/8/2015, Đỗ Đăng Dư bị bắt quả tang có hành vi “trộm cắp tài sản” tại nhà một người hàng xóm. Tại cơ quan công an, Dư khai nhận ngoài vụ trộm cắp tài sản này, Dư đã gây ra 4 vụ trộm cắp tài sản khác. Đến ngày 7/8, Cơ quan điều tra đã tống đạt quyết định khởi tố bị can và lệnh tạm giam 2 tháng đối với Đỗ Đăng Dư.
Trong những ngày đầu, bị can Đỗ Đăng Dư bị tạm giam tại Nhà tạm giữ, Công an huyện Chương Mỹ, đến ngày 13/8 thì được chuyển đến Trại tạm giam số 3 của Công an Hà Nội, tạm giam tại buồng tạm giam C15 (chuyên dành cho người chưa thành niên) và tạm giam chung với các bị can Vũ Văn Bình, Nguyễn Nam Trường, Lê Đức Anh (đều SN 1998)…
Sáng 4/10, sau khi ăn sáng tại buồng giam, Dư phải rửa bát cho các bị can theo lịch phân công. Do thấy Dư rửa bát bẩn nên Bình gọi Dư ra khu vực bệ xi măng nơi các bị can ngủ, dùng tay tát vào má Dư, dùng chân đá 3-4 lần vào đầu Dư...
Sau đó, Bình đi ra phía cửa còn Dư đi vào khu vực vệ sinh và ngã xuống sàn nhà sau đó ít phút. Các bị can bị tạm giam cùng buồng đã đỡ và hô hoán báo cáo cán bộ quản lý để đưa Dư đi cấp cứu tại Bệnh viện Đa khoa Hà Đông. Đến tối cùng ngày, Dư được chuyển lên Bệnh viện Bạch Mai để tiếp tục theo dõi, điều trị.
Quá trình bị can Dư được đưa đi cấp cứu, cơ quan công an đã thông báo cho gia đình tình trạng của bị can. Đồng thời, cơ quan công an đã làm việc với đại diện gia đình để thông báo những thông tin ban đầu về vụ việc. Đến khoảng 18h ngày 10/10, Đỗ Đăng Dư đã tử vong tại Bệnh viện Bạch Mai. Hiện cơ quan điều tra đang hoàn tất các thủ tục pháp y để xác định chính xác, khoa học về nguyên nhân tử vong của Đỗ Đăng Dư.
Theo lãnh đạo Công an Hà Nội, ngoài việc khởi tố bị can Bình để điều tra, Công an Hà Nội cũng sẽ điều tra cả trách nhiệm của cán bộ, chiến sĩ tại trại tạm giam vì để can phạm đánh nhau mà không kịp thời phát hiện, dẫn đến hậu quả đáng tiếc.