Tại hiện trường, cơ quan điều tra phát hiện thu giữ một số tang vật gồm 2 khẩu súng ngắn (1 súng bắn đạn bi và 1 súng bắn điện), 2 con dao nhọn, 1 một túi du lịch màu đỏ xám bên trong có một đôi găng tay len màu trắng, 2 bộ tóc giả, 2 mặt nạ da người, 50 viên bi sắt và một số đồ vật khác. Ngoài ra còn có 1 xe ô tô biển kiểm soát 29A - 870.70.
Trước đó, hồi 20h30’, lợi dụng lúc chủ nhà đang thu dọn và cộng sổ sách cuối ngày, một nhóm gồm 3 đối tượng có vũ khí đã đột nhập vào tiệm vàng Trường Ký, thuộc Tổ 12, phường Chiềng Lề, TP Sơn La, tỉnh Sơn La nhằm cướp tài sản.
Các đối tượng đã dùng súng, dao khống chế, ép chủ tiệm vàng giao tiền, vàng. Đối tượng Phạm Ngọc Khánh sử dụng súng (loại súng hơi bắn đạn bi) khống chế chị Phượng (chủ nhà), đối tượng Nguyễn Văn Tiến cầm dao và súng ngắn (loại súng bắn điện) khống chế ép anh Nguyễn Văn Trãi (chồng của chị Phượng) vào nhà vệ sinh.
Đối tượng Trần Ngọc Hà cầm một khẩu súng ngắn (loại súng bắn điện), một con dao nhọn và khoác một túi du lịch cùng khống chế chị Phượng.
Lúc này anh Nguyễn Văn Tuân, (37 tuổi, là anh trai ruột của anh Nguyễn Văn Trãi ở phía nhà đối diện) sang hỗ trợ thì bị đối tượng Khánh cầm súng đe dọa nên anh Tuân không dám vào.
Sau khi nhận được thông tin, các lực lượng chức năng Công an tỉnh, Công an TP Sơn La đã triển khai phong tỏa hiện trường, truy bắt các đối tượng. Với sự hỗ trợ của quần chúng nhân dân, 2 đối tượng là Trần Ngọc Hà và Nguyễn Văn Tiến bị bắt ngay tại chỗ, riêng đối tượng Phạm Ngọc Khánh bỏ chạy bằng xe taxi đến gần Bến xe khách huyện Mai Sơn. Khánh xuống xe đi vào tiệm vàng Long Thành thuộc Tiểu khu 20, thị trấn Hát Lót, huyện Mai Sơn bán một chiếc nhẫn vuông được 13 triệu 150 ngàn đồng.
Sau đó Khánh trả 350 ngàn đồng tiền taxi và bắt tiếp một taxi khác, đến khoảng 21h40’ bị bắt tại địa bàn xã Cò Nòi, huyện Mai Sơn. Được biết đối tượng Khánh đã từng có 4 tiền án, 1 tiền sự về các tội cưỡng đoạt tài sản, trộm cắp tài sản đã bị Tòa án nhân dân tỉnh Phú Thọ và huyện Tam Dương, tỉnh Vĩnh Phúc tuyên phạt, đến tháng 10/2017 thì ra tù; còn đối tượng Trần Ngọc Hà đã có 1 tiền án về tội trộm cắp tài sản, tháng 5/2016 ra tù; đây cũng là đối tượng gây ra 2 vụ trộm cắp ở chính cửa tiệm vàng này vào năm 2016 ngay sau khi ra tù.