Hằng có mối quan hệ tình cảm và chung sống như vợ chồng với chị Long Thị Thuận, SN 1978, ở xã Trường Hà, huyện Hà Quảng, Cao Bằng. Tuy nhiên 2 người nảy sinh mâu thuẫn vì Hằng nghi người tình có "người mới".

Sáng 31/10/2012, Hằng rủ chị Thuận vào núi kiếm củi. Y leo lên cây thông chặt cành khô, để chị Thuận ở dưới gốc chặt thành khúc rồi bó lại. Chặt cây được một lúc, Hằng tụt xuống gốc cây đứng sau người tình và bất ngờ dùng dao quắm chém nhiều nhát vào gáy và đầu chị. Sau khi gây án, Hằng lục lọi người nạn nhân lấy chiếc điện thoại di động và xe máy bỏ trốn.

Công an tỉnh Cao Bằng đã phát lệnh truy nã đặc biệt nguy hiểm trên phạm vi toàn quốc đối với Mai Trọng Hằng. Chiều 30/3, lực lượng trinh sát của Phòng CSTNTP Công an tỉnh Cao Bằng phát hiện đối tượng giết người vừa xuất hiện tại khu vực thành phố Hải Dương, đã phối hợp với lực lượng CSTNTP Công an tỉnh Hải Dương bắt giữ.