Theo cáo trạng, khoảng tháng 7/2020, Thắng nhận được điện thoại của người đàn ông tên Bờm hỏi mua 1 kg ma túy. Thắng liên hệ với Trương Đức Anh (trú xã Nghĩa Thành) thì được báo giá 180 triệu đồng.
Ngày 14/7/2020, theo chỉ đạo của Đức Anh, Thắng đi lên cột mốc số 6 thuộc xã Tam Quang, huyện Tương Dương lấy ma túy. Thắng được Anh hứa sẽ trả 40 triệu đồng tiền công.
17h cùng ngày, Thắng đưa thùng xốp có 9 gói ma túy đến gửi 1 xe khách để đưa vào TP. Hồ Chí Minh. 1 gói còn lại, Thắng cầm đi giao cho Bờm.
Trên đường đi, Thắng lấy hơn 11g ma túy cất vào túi để sử dụng. Khi Thắng đi đến xã Nghĩa Xuân thì bị Công an Quỳ Hợp phát hiện.
Từ lời khai của Thắng, cơ quan điều tra thu giữ 9 gói ma túy trên xe khách. Cơ quan điều tra xác định, tổng số ma túy mà Thắng phải chịu trách nhiệm hình sự là gần 10 kg.
Tại phiên tòa sơ thẩm, bị cáo Thắng chỉ thừa nhận hành vi tàng trữ ma túy. Về tội mua bán ma túy, bị cáo không thừa nhận, khai chỉ làm thuê cho Đức Anh. Dù quanh co chối tội nhưng Nguyễn Sỹ Thắng bị tòa tuyên phạt 6 năm tù về tội Tàng trữ trái phép chất ma túy, tử hình về tội Mua bán trái phép chất ma túy. Tổng hình phạt chung buộc bị cáo phải nhận là tử hình.
Sau đó, Nguyễn Sỹ Thắng kháng cáo xin giảm nhẹ hình phạt. Nhưng tại phiên tòa phúc thẩm, bị cáo thay đổi nội dung kháng cáo cho rằng chỉ phạm tội vận chuyển, chứ không có tội mua bán ma túy.
HĐXX cấp phúc thẩm nhận định, dù bị cáo không thừa nhận việc mua bán ma túy, nhưng căn cứ vào các tài liệu điều tra thu thập được, xét thấy việc truy tố bị cáo là đúng người, đúng tội, đúng pháp luật, không oan sai. Xét kháng cáo của bị cáo là không có cơ sở, tòa quyết định bác đơn kháng cáo. Y án tử hình đối với bị cáo Nguyễn Sỹ Thắng.