Sau khi gây ra vụ án giết người, Khánh đã thay đổi hình dạng bằng cách cắt tóc ngắn, rồi nhuộm lại tóc bỏ trốn vào huyện Đắk Nông, tỉnh Đắk Lắk làm cho một quán game để tránh sự phát hiện của cơ quan điều tra.
Ngày 16/7, Công an quận Cầu Giấy cho biết đơn vị vừa phối hợp cùng Phòng Cảnh sát hình sự, Công an thành phố Hà Nội di lý đối tượng Đinh Quốc Khánh ( SN 1996, trú tại Yên Hòa, quận Cầu Giấy, Hà Nội) từ tỉnh Đắk Lắk về Hà Nội để điều tra làm rõ hành vi giết người.
Theo điều tra ban đầu, do mâu thuẫn trên mạng xã hội Facebook giữa nhóm do Khánh cầm đầu và nhóm do Nguyễn Văn Hiếu (SN 2000, trú ở Phú Đô, Nam Từ Liêm, Hà Nội). Ngày 28-6, hai nhóm hẹn gặp nhau tại ngõ 184 Hoa Bằng, phường Yên Hòa, quận Cầu Giấy để nói chuyện.
Tại đây, nhóm của Khánh gồm 6 người đã xảy ra xô xát với 10 người trong nhóm của Hiếu. Quá trình va chạm, thấy Hiếu cầm gạch đập vào đầu một người trong nhóm của Khánh. Khánh rút dao thủ sẵn trong người đâm vào cổ Hiếu, khiến nạn nhân gục tại chỗ. Sau đó Khánh bỏ về nhà. Hiếu được những người trong nhóm đưa đi bệnh viện cấp cứu nhưng nạn nhân đã tử vong trên đường đi cấp cứu.
.Ngày 29/6, Công an quận Cầu Giấy ra quyết định khởi tố vụ án, lệnh bắt khẩn cấp đối với Đinh Quốc Khánh nhưng Khánh đã bỏ trốn khỏi địa phương. Cơ quan điều tra đã ra quyết định truy nã Đinh Quốc Khánh về hành vi giết người.
Quá trình điều tra, CAQ Cầu Giấy phối hợp Phòng CSHS áp dụng đồng thời các biện pháp nghiệp vụ đã xác định Khánh đang sống tại huyện Đắk Nông, tỉnh Đắk Lắc. Tại đây, đối tượng đã thay đổi hình dạng bằng cách cắt tóc, nhuộm tóc, đeo kính, giả giọng để tránh sự phát hiện của cơ quan điều tra.
Ngày 15/7, cơ quan điều tra đã bắt giữ Khánh khi khánh đang trông xe cho một quán game ở Đắk Lắc