Ngày 11/6/2014 Long cùng với bà Mai Thị Tân (mẹ ruột, SN 1964) đến nhà anh Mai Kim Đại (SN 1969, cậu ruột của Long, ngụ tại Tiên Phước) để trông nhà giúp. Tại đây, Long có gọi điện rủ An rủ tới chơi. Khi An đến, cả 2 nói chuyện qua lại và xảy ra mâu thuẫn. Cãi nhau một lúc, An bỏ vào nhà nằm. Khoảng 21h cùng ngày, Long gọi An ra ngoài nói chuyện tiếp nhưng An không chịu ra, Long tỏ ra bực tức. Đến khoảng 22h30 Long đi vào nhà, dặn mẹ ngủ sớm. Cả 3 ngủ dưới đất, Long nằm giữa, bà Tân và An nằm 2 bên.
Khoảng 3h sáng ngày 12/6, ngủ một lúc, Long nằm mơ thấy An bóp cổ mình nên giật mình chạy xuống bếp lấy 1 con dao, loại dao lỡ dài lên chém mạnh liên tiếp nhiều cái theo chiều từ trên xuống, vào cổ An. Thấy nạn nhân ngửa người ra, Long tiếp tục cầm dao chém thêm vào vai và đầu An cho đến chết. Khi đó, bà Tân can ngăn nhưng không được nên lao ra ngoài kêu cứu. Khi người dân sống cạnh chạy đến nơi, Long đã đi lên Công an xã trình diện hành vi phạm tội của mình.
Theo kết quả giám định của Trung tâm pháp y tỉnh Quảng Nam, Đỗ Thị Trường An chết do đa vết thương, đứt mõm cùng vai và chỏm xương cánh tay trái, đứt lìa thần kinh, đứt bán phần khí quản thải, choáng chấn thương, choáng mất máu, suy hô hấp, trụy tuần hoàn không hồi phục….Căn cứ bản cáo trạng, căn cứ chứng cứ và lời khai tại tòa, áp dụng điểm n khoản 1 điều 93 BLHS, Hội đồng xét xử tuyên phạt Nguyễn Mai Hoàng Long 20 năm tù giam về tội Giết người, đồng thời bồi thường thiệt hại cho gia đình nạn nhân 90 triệu đồng.
