Đồng thời, Cơ quan CSĐT Công an TP Hải Phòng cũng ra quyết định khởi tố bị can, bắt tạm giam 2 tháng đối với Trần Thị Thu Thủy (bạn gái của Nam) để điều tra về hành vi "Che giấu tội phạm".
Trước đó, hơn 15h ngày 7/1, Nguyễn Văn Nam đến quầy giao dịch Ngân hàng Vietcombank trên đường Đình Vũ (phường Đông Hải 2, Hải An, Hải Phòng) rút súng đe dọa nhân viên ngân hàng yêu cầu đưa tiền.
Tại cơ quan công an, Nam khai nhận, trong quá trình khống chế nhân viên ngân hàng, Nam đã dùng vật gây tiếng nổ để uy hiếp tinh thần họ.
Sau khi cướp được hơn 3 tỷ đồng, Nam đi ra ngoài cửa ngân hàng, khống chế một lái xe ô tô nhưng bất thành. Tiếp đó, Nam dùng súng đe dọa, lấy chìa khóa xe máy của bảo vệ ngân hàng rồi bỏ trốn về hướng cầu vượt Tân Vũ.
Bỏ chạy đến cầu vượt Tân Vũ – Lạch Huyện, hắn bỏ lại xe máy và thuê taxi chở về nhà. Nam chôn một khoản tiền ở gốc cây trong nhà, rồi đưa cho bạn gái là Trần Thị Thu Thủy (22 tuổi, người Hải Phòng) một khoản tiền, dặn “anh đi xa vài ngày”. Sau đó, hắn di chuyển lên Vĩnh Phúc thuê phòng nghỉ.
Ngày 8/1, Nam lên Hà Nội mua xe mô tô phân khối lớn có giá niêm yết hơn 700 triệu đồng rồi di chuyển lên Thái Nguyên.
Đến 23h ngày 8/1, tại nhà nghỉ Bắc Sơn (phường Bắc Sơn, thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên), lực lượng công an truy bắt được Nguyễn Văn Nam. Khám xét trên người và chỗ ở của nghi phạm, lực lượng công an thu giữ được 2 khẩu súng, 40 viên đạn, 1 xe máy, 1 điện thoại và 1,2 tỷ đồng (800 triệu đồng khi khám xét ở nhà nghỉ và 400 triệu đồng được chôn cất ở vườn sau nhà).