Theo tường trình của các nạn nhân, bọn cướp gồm 3 thanh niên chở nhau trên một xe máy. Sau khi dùng dao khống chế các nạn nhân, bọn chúng cướp đi tài sản gồm tiền, đồ trang sức và điện thoại đi động, thẻ tín dụng, giấy phép lái xe… Gây án xong, chúng lấy chìa khóa xe của nạn nhân quăng đi nơi khác để không cho đuổi theo. Từ 20 đến 23h ngày 20-22/1 đã có 3 vụ cướp xảy ra.
Duy nhất một nạn nhân trong vụ cướp ngày 21/1 nhìn thấy thấp thoáng sau làn vải che biển số chiếc xe mà bọn cướp sử dụng là 72FB-7575.
23h ngày 23/1, các điều tra viên phát hiện có 2 thanh niên sử dụng xe mang biển số trên. Người điều khiển không xuất trình được giấy đăng ký xe. Tại cơ quan điều tra, họ cho biết, thuê phương tiện của ông Nguyễn Văn Ngô trú ở 542/14/4 Trần Phú, phường 5, Vũng Tàu với giá 10.000 đồng/giờ. Từ đây, công an lần ra những đối tượng đã thuê chiếc xe này trong những ngày 20-22/1. Đó là Nguyễn Văn Phương, Lê Văn Hải và Trương Quang Trí.
Theo Bà Rịa - Vũng Tàu, khám nơi ở của các đối tượng, các điều tra viên đã thu 6 điện thoại di động, 2 giấy chứng nhận đăng ký xe, 1 thẻ tín dụng… Lực lượng chức năng còn thu được 2 dao inox Thái Lan chúng dùng làm hung khí để khống chế nạn nhân và một túi vải màu trắng để che biển số xe khi đi gây án.
Sau khi thú nhận là thủ phạm gây ra các vụ cướp trên núi Nhỏ, núi Lớn vào các đêm 20-22/1, tại cơ quan điều tra, Nguyễn Văn Phương, Lê Văn Hải, Trương Quang Trí đã khóc rất nhiều. Nhiều năm gắn bó với nghề đi biển, nhưng sự đua đòi và nhu cầu ăn chơi, hưởng thụ quá sớm đã khiến họ bỏ nghề, dấn thân vào con đường tội lỗi.