Theo tài liệu điều tra, cuối tháng 8/2020, Khải đến nhà em họ ở huyện Mỹ Đức. Tại đây, Khải đã có hành vi giao cấu với một bé gái 13 tuổi. Khi gia đình nạn nhân trình báo vụ việc, Khải bỏ trốn khỏi nơi cư trú.
Cơ quan Cảnh sát điều tra Công an huyện Mỹ Đức sau đó khởi tố bị can đối với Nguyễn Văn Khải về tội “Hiếp dâm người dưới 16 tuổi”, ra lệnh truy nã.
Theo chia sẻ của Công an quận Đống Đa, Khải có lịch trình di chuyển phức tạp, có nhiều mối quan hệ xã hội, nghiện ma túy. Sau khi gây án, Khải bỏ trốn lên Hòa Bình. Tuy nhiên, khi biết bị công an truy tìm, Khải trốn đến Sơn La.
Công an quận Đống Đa đã thành lập một tổ công tác gồm 4 chiến sĩ, quyết tâm truy bắt Nguyễn Văn Khải. Đêm 28/11/2021, tổ công tác di chuyển từ Hà Nội đến phường Chiềng Cơi, TP Sơn La.
Xác định Khải đang ở trong nhà người tình tại Chiềng Cơi, tổ công tác đã tiếp cận ngôi nhà, yêu cầu nữ chủ nhà mở cửa. Ban đầu, người phụ nữ này khai quanh co, xác nhận Khải từng ở đây nhưng đã bỏ đi cả tháng nay không thể liên lạc. Tuy nhiên, bằng biện pháp nghiệp vụ, tổ công tác đã bắt được Khải, khi đối tượng đang ngủ trong phòng tại tầng 2 của ngôi nhà.
Theo xác minh, Khải là lái xe tải, chuyên chở cá cho người phụ nữ bán cá rồi cả hai nảy sinh tình cảm.
