Nhận được tin báo, Ban chỉ huy Công an quận 5, TP.HCM cử đội nghiệp vụ xuống hiện trường, xác minh. Nạn nhân tử vong do bị đâm nhiều nhát dẫn đến mất máu cấp. Sau khi gây án, hung thủ tẩu thoát về hướng đường Nguyễn Biểu.
Nhân chứng Lê Hoan (SN 1997, ngụ Q8), nhân viên quán cà phê HD Ấn Tượng, cho biết: vào khoảng 13h ngày 13/6/2015 anh ta cùng Lê Hữu Bình (SN 1992, ngụ Q5) đến quán chơi thì thấy Hứa Huy Thành ngồi trước hẻm 18 Phan Văn Trị bắt khách. Bình chạy xe vào quán cất, rồi ra đầu hẻm ngồi nói chuyện với Huy Thành và Hoan.
Lát sau Hoan nghe tiếng cãi vã phía sau nên quay lại nhìn thấy Huy Thành đang gây gỗ với một thanh niên. Nghe đối tượng hỏi: “Mày chớp tao hả”, Huy Thành trả lời lại, sau đó cả hai xông vào đánh nhau. Hoan chạy đến can nhưng bị Huy Thành đẩy rồi cả hai tiếp tục ẩu đả. Hoan nhìn thấy đối tượng dùng một vật gì đó gây thương tích cho Thành, sau đó tẩu thoát. Thấy máu trào ra bên trái cổ Huy Thành, Hoan vội đưa đi cấp cứu tại Bệnh viện Nguyễn Trãi nhưng nạn nhân không qua khỏi.
Bằng biện pháp nghiệp vụ, chỉ sau hai giờ truy xét, các điều tra viên đã xác định được đối tượng tình nghi là Bùi Thiên Thành (N 1994, ngụ P2,Q5) và vận động gia đình đưa đối tượng ra đầu thú, nhưng người nhà cho biết không thể liên lạc được. Một mũi trinh sát được cử đi Quảng Ngãi để xác minh, đón lõng đối tượng. Sáng 14/6, cha của Thiên Thành cho biết đã liên lạc được với con qua điện thoại và vận động đầu thú.
Sáng 15/6, biết không thể thoát lưới pháp luật, Bùi Thiên Thành đã đến Phòng Cảnh sát điều tra tội phạm về trật tự xã hội đầu thú. Tại Công an Q5, Bùi Thiên Thành khai 14 giờ 20 ngày 13/6, trong khi đi bộ từ nhà ra đến trước hẻm 18 Phan Văn Trị thì gặp Huy Thành đang ngồi đón khách. Thiên Thành nhìn sang thì nghe Huy Thành hỏi: “Mày nhìn cái gì?”. Thiên Thành trả lời: “Bộ quen hả?” thì Huy Thành tiến lại gần gằn từng tiếng: “Mày có tin tao đập chết mày không”, Thiên Thành đáp lại: “Mày chớp tao hả?”.
Vừa nói xong, Thiên Thành bị Huy Thành dùng chén sành đánh vào đầu làm chén vỡ. Sau đó, Thiên Thành phản ứng lại thì bị Huy Thành cầm miếng sành bị vỡ đánh trúng tay, nên Thiên Thành móc trong túi quần ra bộ dụng cụ đa năng rồi mở lưỡi dao, đâm nhiều nhát. Sau đó, Thiên Thành bỏ chạy ra hướng đường Nguyễn Biểu, Q5 rồi đón xe buýt đến công viên 23-9, Q1, tắt luôn điện thoại di động. Sáng 15/6, khi mở máy liên lạc với gia đình biết công an đang truy tìm, đối tượng đã ra đầu thú.