Ngày 19/10, sau khi làm xong, chị Huyền có biểu hiện sùi bọt mép, mặt tím tái, khó bắt mạch. Bác sĩ Tường có tiêm thuốc trợ tim nhưng nạn nhân đã chết lâm sàng. Phát hiện vụ việc, giám đốc trung tâm thẩm mỹ cho một số nhân viên về sớm, chở đồ đạc cùng nhiều giấy tờ hòng che mắt cơ quan chức năng. Tối đó, bác sĩ Tường cùng nhân viên bảo vệ Đào Quốc Khánh khiêng xác nạn nhân ra xe ôtô riêng lòng vòng chở qua nhiều khu vực. Đến cầu Thanh Trì, Tường cùng nhân viên Đào Quang Khánh đã ném xác người phụ nữ này xuống sông Hồng để phi tang.
Sáng 22/10, bác sĩ Nguyễn Mạnh Tường bị bắt tại khu vực bệnh viện Bạch Mai. Nhà chức trách tổ chức khám xét cơ sở để xảy ra vụ chết người ngay sau đó. Chiều cùng ngày, bác sĩ Nguyễn Mạnh Tường được đưa đến cầu Thanh Trì để thực nghiệm hiện trường.