Trưa ngày 20/12, Đậu Xuân Hùng vào quán Cafe BUN (số 102 đường Hàm Nghi, phường Trần Phú, TP Hà Tĩnh). Quan sát thấy chủ quán Nguyễn Thị H. để một túi xách trên quầy thu ngân rồi đi ra ngoài, Hùng nhanh chóng "thó" cục tiền mệnh giá 500.000 đồng rồi cất vào túi áo của mình. Ngồi nhâm nhi cafe một lúc, Hùng kêu tính tiền và ra khỏi quán rồi bắt xe về TP Vinh.
Đến 12h30’ cùng ngày, chủ quán Cafe BUN tá hỏa phát hiện số tiền 58.000.000 đồng để trong túi xách ở quầy thu ngân bị mất sạch và nhanh chóng báo với cơ quan công an.
Trích xuất hình ảnh của quán, trinh sát nhận thấy đối tượng có biểu hiện thường sử dụng ma túy và xác định được nơi ẩn náu của kẻ tình nghi.
Đến 6h sáng ngày 21/12/2017, lực lượng Cảnh sát Hình sự bắt giữ Đậu Xuân Hùng khi đang nghỉ ở Khách sạn Sao Mai 3 (TP Vinh - Nghệ An), thu giữ 30,5 triệu đồng, 2 điện thoại di động (1 iPhone 6, 1 Nokia 8800).
Tại cơ quan điều tra, Hùng khai nhận toàn bộ hành vi phạm tội của mình. Theo tài liệu, đối tượng từng có tiền án về tội tàng trữ trái phép chất ma túy.
