Sau khi đâm chết nạn nhân, đối tượng đã cao chạy xa bay ra huyện Đồng Xuân (Phú Yên) để lẩn trốn. Tuy nhiên, trong lúc “ở ẩn” tại đây thì đối tượng bất ngờ bị các trinh sát ập đến bắt giữ.
Ngoài ra, Cơ quan CSĐT Công an tỉnh Phú Yên cũng đang truy lùng hai đối tượng liên quan đến vụ án giết người này gồm: Lê Văn Tiên (SN 1992, ngụ 142 Nguyễn Tất Thành, P.2, TPTuy Hòa), Nguyễn Duy Quốc (SN 1996, ngụ khu phố 1, P.Phú Lâm, TP.Tuy Hòa).
Trước đó, vào 20 giờ 30 phút ngày 4/9, chị Huỳnh Thị Kim Mi (SN 1992, ngụ P.9, TP. Tuy Hòa) đang ngồi uống cà phê trên đường Lê Thánh Tôn, P.3, TP. Tuy Hòa với nhóm bạn trong đó có Nguyễn Tùng Lâm (SN 1995, ngụ xã Hóa Thượng, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên - tạm trú P.7, TP. Tuy Hòa). Lúc này, Nguyễn Bá Thiện cùng hai đối tượng nêu trên trên đường đi ăn nhậu về nhà thì Thiện phát hiện Mi (là người yêu cũ của Thiện) đang nói chuyện với Lâm. Nghi ngờ Mi có tình cảm với Lâm nên Thiện, Tiên, Quốc đã vào quán gây sự và kiếm chuyện đánh nhau với nhóm của Lâm.