Theo điều tra ban đầu, sáng 4.4, Uyên đi xe máy đến gần một ngân hàng ở ngã tư Trần Hưng Đạo - Lê Thánh Tông (TP.Buôn Ma Thuột) để theo dõi người rút tiền, tìm cơ hội trộm cắp.
Khi phát hiện ông Đ. (74 tuổi, ở H.Cư M'gar, Đắk Lắk) rút tiền từ ngân hàng và lên xe ô tô di chuyển ra, Uyên liền bám theo. Khoảng 2 giờ sau, thấy ông Đ. đậu xe bên đường Lê Thánh Tông để vào tiệm cắt tóc, Uyên liền đến gần đập vỡ cửa kính xe, lấy cắp 630 triệu đồng rồi tẩu thoát.
Khi bỏ trốn, đi qua địa phận đèo Đắk Nuê (H.Lắk), Uyên vứt bỏ xe máy trong một rẫy vắng tại đây rồi đón xe khách về Lâm Đồng, sau đó xuống TP.HCM. Uyên cũng liên tục thay đổi đặc điểm nhận dạng để tránh sự truy bắt của cơ quan chức năng.
Sau một thời gian tích cực điều tra, bằng nhiều biện pháp nghiệp vụ, Phòng Cảnh sát hình sự cùng các đơn vị nghiệp vụ Công an tỉnh Đắk Lắk và Cục Cảnh sát hình sự Bộ Công an đã bắt giữ Phạm Thế Uyên.