Theo kết quả điều tra, khoảng 20 giờ ngày 20.10, tại tỉnh lộ 561 thuộc địa phận tiểu khu 2 (TT.Hoàn Lão, H.Bố Trạch), người dân phát hiện 3 nam thanh niên nằm bất tỉnh trên đường, bên cạnh có 1 xe máy.
Khi kiểm tra, người dân xác định có 1 người tử vong, 2 người bị thương, trong đó có 1 người bị thương nặng. Người dân đã đưa 2 nam thanh niên đi cấp cứu tại bệnh viện.
Ngay khi tiếp nhận tin báo, các đơn vị nghiệp vụ của Công an tỉnh kịp thời vào cuộc điều tra. Trong đêm 20.10, đại tá Nguyễn Thanh Liêm, Giám đốc Công an tỉnh Quảng Bình, đã trực tiếp có mặt tại hiện trường chỉ đạo các lực lượng khẩn trương điều tra, truy xét nhanh nghi can gây án và ổn định tình hình an ninh trật tự tại địa phương.
Đến khoảng 21 giờ cùng ngày, các lực lượng phối hợp đã truy xét và triệu tập 11 nghi phạm liên quan đến vụ việc. Các nghi phạm này có hộ khẩu thường trú tại các xã Vạn Trạch, Hưng Trạch, Sơn Trạch (H.Bố Trạch).
Quá trình điều tra xác định, nhóm 4 thanh niên gồm H.V.P. (16 tuổi), N.V. H. (16 tuổi), N.V.B. (15 tuổi) và H.M.Đ. (15 tuổi, đều ở xã Quảng Tiên, TX.Ba Đồn, Quảng Bình) đi từ nhà đến quán ăn trên địa bàn xã Hưng Trạch (H.Bố Trạch) để ăn uống thì gặp nhóm 4 thanh niên ở H.Bố Trạch ngồi tại quán. Sau đó, hai bên xảy ra mâu thuẫn.
Nhóm thanh niên H.Bố Trạch đã gọi điện thoại cho 7 thanh niên khác cùng hỗ trợ, mang theo hung khí và đi 5 xe máy đến tập hợp cách xa quán để chờ chặn đánh nhóm thanh niên ở TX.Ba Đồn.
Khi nhóm thanh niên ở TX.Ba Đồn đi 2 xe máy rời khỏi quán thì bị nhóm thanh niên H.Bố Trạch rượt đuổi. Khi đến địa phận tiểu khu 2 (TT.Hoàn Lão), nhóm thanh niên H.Bố Trạch đuổi kịp, dùng hung khí chém vào tay của N.V.H. (người điều khiển xe máy) làm xe mất lái, đâm vào cột điện. Hậu quả, N.V.B. tử vong tại chỗ; H.V.P bị thương, được đưa đi cấp cứu, sau đó tử vong; còn N.V.H. bị thương, đang điều trị tại bệnh viện.