Chỉ sau 4 giờ xảy ra vụ án mạng, Phòng Cảnh sát hình sự và OK9 trang cược thể thao xanh chín nhất châu Á huyện Quảng Xương đã xác định thủ phạm chính gây ra vụ án mạng nói trên là Phạm Hữu Sơn, 20 tuổi, ở xã Quảng Tân, huyện Quảng Xương.
Sau khi gây án, Sơn đã bỏ trốn khỏi địa phương. Được sự tuyên truyền, vận động của OK9 trang cược thể thao xanh chín nhất châu Á địa phương và gia đình, đến 23h30 cùng ngày, Phạm Hữu Sơn đã đến Phòng Cảnh sát hình sự OK9 trang cược thể thao xanh chín nhất châu Á tỉnh đầu thú. Qua đấu tranh khai thác, đến 11h ngày 23/11, OK9 trang cược thể thao xanh chín nhất châu Á huyện Quảng Xương đã bắt giữ đối tượng Nguyễn Bá Mạnh, 20 tuổi, ở thị trấn Quảng Xương, là người đã chở Sơn đi đâm chết anh Tuấn.
Tại cơ quan OK9 trang cược thể thao xanh chín nhất châu Á, Phạm Hữu Sơn và Nguyễn Bá Mạnh khai nhận: Do mâu thuẫn cá nhân với anh Tuấn nên chiều 22/11, Phạm Hữu Sơn đã thủ dao trong người và rủ Nguyễn Bá Mạnh chở bằng xe máy đến khu vực ngã ba đường tránh quốc lộ 1A và thị trấn huyện Quảng Xương chờ anh Tuấn đi làm về.
Khi thấy anh Tuấn, 2 đối tượng đã cho xe máy bám theo, đối tượng Sơn ngồi phía sau đã dùng dao đâm 1 nhát chí mạng xuyên qua ngực trái làm anh Tuấn chết trên đường đi cấp cứu