Theo điều tra ban đầu, trong quá trình làm việc tại tỉnh Bình Phước, Hồ Văn Nhiệm và chị Nguyễn Thị Th. (41 tuổi, trú thị trấn Phong Sơn, huyện Cẩm Thủy, Thanh Hóa) có quan hệ tình cảm với nhau. Tuy nhiên, sau một thời gian, vì thấy không hợp nhau nên chị Th. chủ động chia tay và về quê sống với chị gái ở thị trấn Phong Sơn. Nhiệm nhiều lần đề nghị chị Th. nối lại tình cảm nhưng bị từ chối.
Ngày 4-4, Nhiệm từ miền Nam về TP Thanh Hóa. Tại đây, đối tượng này mua 1 khóa cửa chống trộm và 1 can xăng loại 10 lít. Đêm 5-4, Nhiệm bắt taxi từ TP Thanh Hóa lên thị trấn Phong Sơn. Đến khoảng 3 giờ sáng ngày 6-4, Nhiệm đến trước cửa nhà chị Nguyễn Thị Th., dùng khóa khóa trái cửa bên ngoài sau đó đổ xăng châm lửa đốt. Lúc này, trong nhà ngoài chị Th. có 2 người lớn và 2 cháu nhỏ. Sau khi châm lửa đốt, Nhiệm chạy trốn khỏi hiện trường.
Rất may, lúc này chị Th. phát hiện sự việc nên hô hoán kêu cứu. Hàng xóm nghe thấy đã chạy đến phá khóa cửa, dập lửa nên mọi người trong nhà an toàn.
Ngay sau khi vụ việc xảy ra, Công an huyện Cẩm Thủy và Phòng Cảnh sát hình sự (Công an tỉnh Thanh Hóa) đã huy động lực lượng đến hiện trường, truy bắt đối tượng. Sau hơn 2 giờ, công an đã bắt được Hồ Văn Nhiệm.
