Trao đổi với phóng viên sáng ngày 27/9, một điều tra viên trong lực lượng phá án cho biết: Đoán được diễn biến tâm lý của Dũng do bị lực lượng phá án cùng người dân truy đuổi gắt gao từ khu vực đang lẩn trốn ở bãi sú gần nhà (tổ 7, khu 1, phường Trưng Vương, TP Uông Bí, Quảng Ninh) sẽ tìm cách lẩn trốn đi nơi khác, Ban chuyên án nhận định nhiều khả năng Dũng sẽ mò về quê hương ở Thủy Nguyên, Hải Phòng để nương náu người thân, bạn bè.
Ngay lập tức mọi ngả đường được Công an Hải Phòng tung quân giám sát. Từ nhà mẹ đẻ Dũng cho đến người thân, họ hàng và bạn bè thân của Dũng đều được đưa vào tầm ngắm 24/24.
Quả nhiên không ngoài dự đoán, tối 26/9, các trinh sát phát hiện Dũng ở trong nhà một người bạn ở xã Tam Hưng, Thủy Nguyên, Hải Phòng. Tuy nhiên trong nhà lúc này có cả người già và trẻ nhỏ, nếu bắt Dũng khi đó thì với bản chất hung hãn, máu lạnh Dũng có thể sát hại những người trong nhà, hoặc khống chế họ làm con tin.
Cuộc hội ý chớp nhoáng của Ban Chuyên án đã diễn ra ngay sau đó, phương án “điều” Dũng ra khỏi nhà được các trinh sát thực hiện. Sau khi “điều” được Dũng ra một quán cà phê gần cây xăng, thuộc địa bàn xã Tân Dương, huyện Thủy Nguyên, lực lượng phá án mới tiến hành khống chế và bắt giữ.
Đối tượng Doãn Trung Dũng bị bắt sau khi được điều từ nhà bạn sang quán cà phê.
Theo một lãnh đạo Phòng Cảnh sát điều tra tội phạm về Trật tự xã hội (PC45), công an Hải Phòng, khi bắt Dũng tỏ ra rất bình tĩnh, lạnh lùng, thậm chí còn hỏi “Tại sao các ông lại bắt được tôi?”. Vị lãnh đạo này cùng bác bỏ thông tin Dũng mang theo một lọ thuốc độc khi bị bắt.
Tại cơ quan công an ban đầu Dũng khai nhận, do là cháu rể, trước đó cũng hay trò chuyện cùng bà Nguyễn Thị Hát nên tối hôm 23/9, Dũng đến nhà bà Hát gọi cửa vào chơi và xin ngủ nhờ.
Khuya Dũng sử dụng ma túy đá nên bị bếch đá (ảo giác) và đã ra tay giết cả 4 bà cháu. Sau khi giết, Dũng còn thản nhiên ngồi chơi chán chê mới đi lục lọi đồ để tìm tiền và trang sức. 5h sáng Dũng mới rời khỏi hiện trường.