Theo cáo buộc, cuối năm 2017, thông qua mạng xã hội, Ngọc Anh quen biết rồi nảy sinh tình cảm với bà Hải. Trong quá trình yêu đương và đi tới kết hôn, hai bên đã thỏa thuận về việc Ngọc Anh ủy quyền cho bà Hải quản lý, sử dụng, cho thuê, tặng hoặc bán chiếc xe ô tô hiệu Toyota Parado trị giá 1,5 tỉ đồng. Đổi lại, bà Hải sẽ làm thủ tục ủy quyền, sang tên cho Ngọc Anh mảnh đất rộng 60m2 ở Chương Mỹ để xây nhà ở.

Quá trình sinh sống, tới tháng 7/2018, bà Hải nghi ngờ Ngọc Anh có quan hệ bất chính với người phụ nữ khác nên đã tự ý bán chiếc ô tô trên và không làm thủ tục sang tên thửa đất cho chồng. Vụ việc khiến 2 người xảy ra mâu thuẫn, cãi vã kịch liệt. Bức xúc trước việc làm trên, Ngọc Anh đã lên kế hoạch để tìm cách trả thù vợ.

Rạng sáng 31/1/2019, Ngọc Anh điều khiển xe ô tô hiệu Toyota Hiace, BKS 29D-122.63 (loại xe 16 chỗ ngồi đã tháo bỏ các hàng ghế, chuyển thành xe chở hàng) di chuyển từ Đông Anh tới Chương Mỹ. Tới nơi, Ngọc Anh đỗ xe cách cách nhà nghỉ Hoa Anh Đào I (nơi bà Hải làm chủ và sinh sống) khoảng 50m, rồi trèo cổng phụ đột nhập vào bên trong. Y đi men theo dãy nhà cấp 4 phía sau nhà nghỉ rồi lẻn vào phòng số 3 bỏ trống nằm ở ghế chờ bà Hải ngủ dậy.

Tới 8h30 cùng ngày, thấy bà Hải đi bộ ra sân vườn, Ngọc Anh bám theo rồi khống chế kéo vào nhà kho. Tại đây, mặc cho nạn nhân van xin, hứa sẽ trả lại tiền, Ngọc Anh vẫn dùng thanh sắt (dạng dụng cụ đục bê tông) đánh liên tiếp vào đầu bà Hải tới lúc bất tỉnh. Phát hiện vợ đã tử vong, Ngọc Anh dùng ga trải giường để phủ lên người vợ.

Biết rằng, trong nhà bà Hải có lắp đặt camera, nên Ngọc Anh đã lập tức ngắt nguồn điện để nhằm xóa hình ảnh. Sau đó y đi lên nhà thì bắt gặp anh Ngô Duy Hiệp (con đẻ bà Hải vốn bị câm điếc). Ngọc Anh giả vờ ra hiệu hỏi anh Hiệp bà Hải đi đâu, thì anh này lắc đầu bảo không biết. Gây án xong, đối tượng nhanh chân rời khỏi hiện trường trở về nhà riêng tại huyện Đông Anh.

22h cùng ngày, lo sợ mọi người phát hiện ra thi thể bà Hải, Ngọc Anh lập tức mang theo dao và nhiều dụng cụ khác như vỏ thùng sơn, điều khiển ô tô quay trở lại hiện trường với mục đích mang thi thể vợ đi nơi khác để phi tang.

Bằng các thủ đoạn, sau khi đưa được xác của bà Hải lên xe, Ngọc Anh chạy hướng về cầu Đông Trù. Tại khu vực hầm chui gần cầu Đông Trù, Ngọc Anh táp xe lên vỉa hè ven đường, rồi bật đèn bên trong để tiến hành phân tách xác vợ thành nhiều phần. Thực hiện xong, đối tượng điều khiển xe lên giữa cầu rồi phi tang các phần thi thể vợ xuống sông Đuống.

Thực hiện xong mọi việc, Ngọc Anh điều khiển xe ô tô trở về Đông Anh, trên đường đi gặp một đống lửa dân đốt ven đường, đối tượng này đã mang hết dụng cụ gây án, lẫn quần áo của nạn nhân đem đi đốt. Ngọc Anh trở về nhà riêng vào lúc 4h30 cùng ngày. Tại đây, y dùng vòi nước rửa sạch vết máu trong thùng xe, rồi tắm rửa lên giường ngủ.

Tới ngày 2/2/2019, CA huyện Chương Mỹ đã triệu tập Đỗ Ngọc Anh đến để xác minh về việc bà Hải mất tích "bí ẩn". Biết không thể thoát tội, ngày 4/2, đối tượng này đã viết đơn xin đầu thú và khai nhận toàn bộ hành vi phạm tội.