Khoảng thời gian Nghĩa tham gia thi hành án cùng với 2 đối tượng khác là từ 17h30 - 19h30 ngày 22/7. Trong thời khắc đó, Nghĩa cũng đã viết vội 8 dòng chữ gửi đến người thân của mình: "Mẹ, anh chị và các con thân yêu. Vậy là sau hơn 4 năm dài chờ đợi, cuối cùng cũng đến ngày con được trở về bên gia đình. Mọi người hãy mừng cho con nhé".
Nét chữ không mấy nắn nót, Nghĩa bảo "yêu mẹ, anh, các chị và các con vô cùng". Chốt thư, thanh niên mang án tử hình viết: "Con của mẹ - Nguyễn Đức Nghĩa". Lá thư trên được Nghĩa viết lúc 17h30 ngày 22/7.
Dừng bút, Nguyễn Đức Nghĩa được cán bộ quản giáo bê cho bát phở gà để ăn lót dạ. Cậu ta ăn được vài gắp rồi buông đũa. "Những bước chân đầu tiên của tử tù này trên đường tới phòng tiêm thuốc độc dường như run run, nhưng cậu ta sớm lấy lại được bình tĩnh" - một quản giáo kể.
Kiểm tra các chỉ số sức khỏe của tử tù trước lúc thi hành án, bác sĩ công an thấy nhịp tim anh ta tăng vọt lên hơn 100 lần/phút, nên phải làm công tác tư tưởng. Sau nhiều phút động viên, nhịp tim của Nghĩa đã trở lại bình thường. Sau đó, Nghĩa được 5 cảnh sát bảo vệ đưa tới một căn phòng rộng chừng 60m, xung quanh có nhiều cửa kính mờ. Thủ tục lấy danh chỉ bản được thực hiện trong khoảng 3 phút, khi trời vẫn còn sáng.
Tử tù để mái đầu gần như cạo trọc đứng dậy phía trước chiếc bàn gỗ, chốc chốc đưa mắt nhìn mọi người xung quanh, đôi lúc nhoẻn miệng cười khi lấy dấu vân tay. Tử tù 30 tuổi được bịt mắt bằng băng đen, dẫn giải tới buồng thi hành án.
Việc lấy danh chỉ bản (vân tay) của Nguyễn Đức Nghĩa là yêu cầu bắt buộc để có căn cứ xác định, phạm nhân thi hành án đúng là bị cáo trong bản án đã được tòa tuyên.
Trước đó, vụ án của Nguyễn Đức Nghĩa từng gây chấn động dư luận, bởi y là kẻ đã sát hại dã man cô người yêu cũ tên Nguyễn Phương Linh (SN 1984, trú tại quận Hai Bà Trưng, Hà Nội) vào tối 4/5/2010, tại một tòa nhà chung cư ở Cầu Giấy, Hà Nội.
Sau khi sát hại nạn nhân, hung thủ kéo xác vào nhà tắm, cắt quần áo, đầu và 10 đầu ngón tay rồi lấy chăn bọc xác đem lên tầng thượng chung cư. Rồi lấy được chiếc xe máy và máy tính của nạn nhân, Nghĩa mang đến tiệm cầm đồ.
Trưa 5/5/2010, hắn bắt xe về Quảng Ninh mang một phần thi thể và quần áo nạn nhân đựng trong túi nilon, ném xuống dòng sông Cấm. Với những chỗ máu vấy lên tường nhà của Yến, hung thủ mua sơn về sơn lại tường tránh bị phát hiện.
Sau khi sự việc được phát hiện, cơ quan điều tra đã xác định được hung thủ và truy bắt. Đối tượng bị bắt khi đang lẫn trốn tại Thái Nguyên.
Gần một tháng lặn lội tìm kiếm ở các tỉnh Hà Nội, Quảng Ninh, Hải Phòng, sáng 7/6, phần thi thể của nạn nhân được tìm thấy ở gần khu cánh đồng bãi thôn Mễ Xá 3, bãi Cáy, xã Hưng Đạo (huyện Đông Triều, Quảng Ninh).
Ngày 14/7/2010, Nguyễn Đức Nghĩa bị TAND TP Hà Nội tuyên phạt 6 năm tù giam về tội Cướp tài sản và tử hình về tội Giết người. Tổng hợp hình phạt mà bị cáo phải chịu là tử hình.
Đến ngày 11/11/2010, TAND Tối cao mở phiên phúc thẩm xem xét kháng cáo của Nguyễn Đức Nghĩa. HĐXX cấp phúc thẩm đã bác toàn bộ đơn kháng cáo, giữ nguyên án sơ thẩm, tuyên phạt Nguyễn Đức Nghĩa tử hình về tội Giết người./.
Đến ngày 11/11/2010, TAND Tối cao mở phiên phúc thẩm xem xét kháng cáo của Nguyễn Đức Nghĩa. HĐXX cấp phúc thẩm đã bác toàn bộ đơn kháng cáo, giữ nguyên án sơ thẩm, tuyên phạt Nguyễn Đức Nghĩa tử hình về tội Giết người./.