Tối ngày 1/10, sau khi dùng súng bắn chết người rồi lẩn trốn, đối tượng được sự vận động của người thân và các trinh sát đã ra đầu thú.
Lực lượng chức năng khám nghiệm hiện trường nơi xảy ra vụ nổ súng vào ngày 20/9
Sau đó, Trần Cao Nguyên quay lại cùng mọi người bỏ chạy nhưng Anh tiếp tục dùng súng đuổi bắn tiếp 1 phát vào xe Innova 7 chỗ. Sau khi bị bắn trúng vào vùng ngực, Trần Cao Nguyên được mọi người đưa đi cấp cứu tại Bệnh viện Đa khoa huyện Đức Thọ nhưng đã tử vong do mất máu cấp.
Sau khi dùng súng thể thao bắn chết anh Trần Cao Nguyên, Lê Hoàng Anh đã bắt xe khách trốn ra Hà Nội, tiếp tục lên Lạng Sơn rồi vượt biên sang Trung Quốc qua Cửa khẩu Chi Ma. Tại đây, đối tượng đã thuê một người dân địa phương đưa sang tỉnh Quảng Đông.
Bằng các biện pháp nghiệp vụ, các trinh sát đã nắm được thông tin đối tượng đang lẩn trốn ở Trung Quốc; qua đó phối hợp với gia đình vận động, khuyên nhủ Lê Hoàng Anh ra đầu thú.
Sau khi đã cân nhắc kỹ lưỡng các phương án, Thủ trưởng Cơ quan CSĐT Công an tỉnh đã đồng ý cho ban chuyên án phương án thuyết phục người thân đối tượng ra Lạng Sơn để cùng các trinh sát vận động đối tượng. Đến 20 giờ ngày 1/10, đối tượng Lê Hoàng Anh đã ra đầu thú tại trụ sở cơ quan Công an tỉnh Lạng Sơn.