Khi tới địa phận xã Quang Sơn, nhóm Toản bị một nhóm đối tượng điều khiển 2 xe ô tô BKS 88A-269xx (trên xe có 5 người) và 30F-821xx (trên xe có 4 người) chặn đường. Sợ bị đánh, lúc này Đăng quay xe bỏ chạy theo hướng Vĩnh Phúc lên Tuyên Quang.
Khoảng 5h20’ cùng ngày, khi chạy tới xã Sơn Nam (Sơn Dương, Tuyên Quang) Đăng dừng lại mua xăng. Đúng lúc này, nhóm đối thủ đuổi kịp. Trong lúc Đăng lùi xe định tháo chạy thì Đoàn Thanh T. (SN 2005, trú tại xã Tân Trào, huyện Sơn Dương, Tuyên Quang) và Phạm Thị Ngọc A. (SN 2006, trú tại xã Tây Sơn, huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình (đi trên xe 88A-26975) chạy đuổi theo, nhảy lên nắp capo. Tiếp đó xe của Đăng chồm lên chèn 2 cô gái. Hậu quả Ngọc A. tử vong tại bệnh viện, còn T. bị thương.
Tiếp nhận tin báo, cơ quan công an đã khẩn trương vào cuộc điều tra, làm rõ. Tới 8h cùng ngày, Nguyễn Hải Đăng và 2 người đi cùng xe đến Phòng Cảnh sát hình sự Công an tỉnh Tuyên Quang để làm việc.
Tại cơ quan điều tra, Đăng khai nhận toàn bộ hành vi phạm tội. Đồng thời, công an cũng đã triệu tập 7 đối tượng trên 2 xe ô tô đuổi chặn xe của Đăng đến để làm rõ nguyên nhân dẫn đến sự việc trên.