Theo nguồn tin của Lao Động, chiều ngày 22.7, tại trại tạm giam số 1 (Công an Hà Nội), Hội đồng thi hành án đã thi hành án tử hình với tử tù Nguyễn Đức Nghĩa bằng hình thức tiêm thuốc độc. Như vậy, sau hơn 4 năm gây ra vụ án chấn động dư luận, Nguyễn Đức Nghĩa đã phải trả giá cho tội ác của mình.
Trước đó, Nguyễn Đức Nghĩa và nạn nhân Nguyễn Phương L. (SN 1984, trú tại quận Hai Bà Trưng, Hà Nội) cùng học chung đại học và cả hai đã yêu nhau nhưng đến cuối năm 2006 thì chia tay. Sau đó, Nghĩa có người yêu mới là Hoàng Thị Y. (sống tại khu đô thị Trung Hòa, Trung Yên, Cầu Giấy, Hà Nội).
Nhân dịp nghỉ lễ 30.4.2010, chị Y. đã gửi nhà nhờ Nghĩa trông giúp để cô về quê. Ngày 3.5, Nghĩa điện thoại cho L. đến nhà của Y để "tâm sự". L. đi đến điểm hẹn bằng xe máy có mang theo điện thoại và máy tính xách tay. Khoảng 23h ngày 3.5, trong lúc L đang đứng trước gương thì đột nhiên Nghĩa tiến đến rút dao nhọn đâm thẳng vào lưng khiến nạn nhân này tử vong ngay tại chỗ.
Nguyễn Đức Nghĩa đã bị tử hình bằng hình thức tiêm thuốc độc vào ngày 22.7.
Để phi tang thi thể L., đánh lạc hướng cơ quan CA, Nghĩa dùng dao cắt bỏ đầu và 10 đầu ngón tay cho vào túi nilon vứt tại một khúc sông Cấm ở Quảng Ninh, phần thân được Nghĩa mang lên tầng thượng giấu vào phòng xử lý rác của khu chung cư. Tài sản của chị L. Nghĩa mang đi cầm đồ.
Khoảng 10h ngày 17.5.2010, một số người dân và nhân viên bảo vệ tại khu chung cư G4 phát hiện ra xác L. đang trong giai đoạn phân hủy. Đêm 18.5.2010, Nguyễn Đức Nghĩa bị CA Hà Nội bắt giữ khi đang lẩn trốn tại Thái Nguyên. Đến Ngày 7.6.2010, tìm thấy phần thi thể bị vứt xuống sông Cấm của nạn nhân Nguyễn Phương L.
Ngày 14.7.2010, TAND Hà Nội đã mở phiên toà sơ thẩm tuyên phạt bị cáo Nghĩa tử hình với nhiều tội danh. Ngày 30.7.2010, Nguyễn Đức Nghĩa gửi đơn kháng cáo và nhấn mạnh bị cáo không phạm tội giết người với tình tiết man rợ như phán quyết của tòa. Ngày 11.11, TAND Tối cao mở phiên phúc thẩm xem xét kháng cáo của Nguyễn Đức Nghĩa. Sau khi xem xét toàn diện các chứng cứ, HĐXX phiên phúc thẩm đã tuyên y án sơ thẩm.
Sau phiên phúc thẩm, Nghĩa đã làm đơn xin ân xá tới Chủ tịch nước. Trong lá đơn viết trên giấy khổ A4 dài khoảng 20 dòng, Nghĩa viết: "Tôi vô cùng ân hận về lầm lỗi của mình, tôi khát khao được sống, được có cơ hội làm lại cuộc đời", tuy nhiên đơn ân xá của Nghĩa không được chấp nhận.
Đến chiều ngày 22.7.2014, Nguyễn Đức Nghĩa đã phải đền tội sau hơn 4 năm gay ra tội ác chấn động dư luận thời điểm lúc bấy giờ.