Sau khi gây án xong, đối tượng Dũng đã bỏ chạy bằng xe máy theo hướng thành phố Lào Cai. Bằng các biện pháp nghiệp vụ, vào lúc 15h40 phút ngày 23/9, lực lượng chức năng đã bắt giữ được đối tượng tại khu vực Khu Thương mại - Công nghiệp Kim Thành, thành phố Lào Cai.
Cơ quan CSĐT Công an tỉnh Hòa Bình đã khởi tố vụ án, khởi tố bị can và phát lệnh truy nã đối với Bùi Văn Dũng (trú tại xóm Ngay, xã Mỹ Hòa). Nghi phạm này được xác định đã sát hại nạn nhân Ển - nữ giáo viên mầm non tương lai.
Liên quan tới việc cô giáo mầm non bị sát hại, vứt vào vườn mía, cơ quan công an đã tạm giữ hình sự đối với Bùi Văn Khôi. Tại cơ quan công an, hung thủ thừa nhận hành vi của mình, đồng thời cho biết giữa hai người từng là bạn học.