Vào hồi 9 giờ 50 phút ngày 8/1, Cơ quan cảnh sát điều tra Công an huyện Văn Chấn nhận được tin báo qua điện thoại của Ban Công an xã Sơn Thịnh, huyện Văn Chấn với nội dung: "Bà Đặng Thị Phương, sinh năm 1964, thường trú tại thôn Văn Thi 4, xã Sơn Thịnh, huyện Văn Chấn khi lên làm nương của gia đình (cách nhà khoảng 800 - 900 mét) thì phát hiện chồng bà là ông Vũ Đình Chí, sinh năm 1962 nằm chết trong tư thế úp mặt xuống mương nước trước lán nương của gia đình, khi bà lật lại thì thấy trên mặt chồng có nhiều vết máu nên đã gọi điện báo cơ quan công an".

Ngay sau khi nhận được thông tin Công an huyện Văn Chấn đã khẩn trương triển khai lực lượng để bảo vệ hiện trường, báo cáo cơ quan Cảnh sát điều tra Công an tỉnh và phân công lực lượng nghiệp vụ khẩn trương xác minh, làm rõ vụ án.

Kết quả khám nghiệm hiện trường, khám nghiệm tử thi sơ bộ ban đầu xác định nạn nhân Vũ Đình Chí chết do bị ngoại lực tác động gây vỡ sọ não, nạn nhân tử vong vào khoảng 1-2 giờ sáng ngày 8/1.

Tại hiện trường cơ quan điều tra đã thu giữ 1 đoạn gậy gỗ dài khoảng 70cm nghi là công cụ gây án, 1 dao phay dài khoảng 50 cm và một số đồ vật có dính máu khác. 

Đồng thời qua công tác truy xét nhanh, Cơ quan điều tra Công an huyện đã nắm được thông tin Phạm Văn Thường, sinh năm 1992, hộ khẩu thường trú tại thôn Thác Hoa 1, xã Sơn Thịnh, huyện Văn Chấn đi cầm cố một xe mô tô tại cơ sở dịch vụ cầm đồ Mỹ Hạnh, thuộc thôn Cầu Thia, xã Phù Nham, huyện Văn Chấn vào khoảng 8-9 giờ sáng ngày 8/1, Công an huyện đã tiến hành thu giữ chiếc mô tô nêu trên và tập trung lực lượng truy bắt đối tượng nghi vấn Phạm Văn Thưởng để làm rõ nội dung vụ án.