Ngày 05/5/2014, thông tin từ Cơ quan An ninh điều tra – Bộ Công an, cho biết đã thực hiện Lệnh khám xét khẩn cấp và sau đó thực hiện Lệnh bắt khẩn cấp Nguyễn Hữu Vinh[11].Cùng bị bắt với ông Vinh có bà Nguyễn Thị Minh Thúy, nguyên là nhân viên cũ của ông Vinh tại công ty TNHH Điều tra và Bảo vệ – VPI, để lại hai con (sinh đôi) mới 7 tuổi ở lại nhà. Bà Thúy cũng được xem là người trực tiếp quản lý trang anhbasam từ năm 2012.[5][12]

Theo cáo trạng, Ông Nguyễn Hữu Vinh đã có hành vi đăng tải các bài viết trên mạng Internet có "nội dung xấu, thông tin sai lệch làm giảm uy tín, mất lòng tin trong nhân dân về cơ quan Nhà nước, tổ chức xã hội, công dân, quy định tại Điều 258 Bộ Luật Hình sự nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam". Trong một cuộc phỏng vấn với đài RFI, nhà báo Phạm Đoan Trang nhắc tới một giả thuyết, cho rằng "việc bắt Anh Ba Sàm là để ngăn chặn trước phe chống Trung Quốc trong chính quyền và tâm lý chống Trung Quốc trong người dân."[13]

Hai luật sư cùng bảo vệ ông Nguyễn Hữu Vinh là luật sư Nguyễn Minh Long (đoàn Luật sư Hà Nội) và luật sư Trịnh Minh Tân (đoàn luật sư TPHCM).[13] Đến tháng 10 năm 2014, luật sư Hà Huy Sơn đã tham gia bào chữa cho ông Vinh và bà Thúy.[14] Ông Sơn cho là, người ta bắt anh Nguyễn Hữu Vinh nhưng không có chứng cứ hợp pháp để cáo buộc anh ấy vi phạm điều 258 của bộ luật hình sự.[15]

Tổ chức theo dõi nhân quyền (Human Right Watch) yêu cầu thả ông Vinh, coi việc bắt giữ này là vi phạm nhân quyền, quyền tự do ngôn luận.[6]

Trước đó, ông Vinh đã từng bị bắt khẩn cấp vào tháng 7/2012[16].

Sau khi ông Vinh bị bắt, đã có 51 người đồng ký tên vào Yêu cầu trả tự do cho Nguyễn Hữu Vinh, trong đó có giáo sư Chu Hảo, tiến sĩ Lê Đăng Doanh, tiến sĩ Nguyễn Quang A, tiến sĩ Hà Sĩ Phu… Yêu cầu này được gửi đích danh cho ông bộ trưởng Công an Trần Đại Quang.[17]

Ngày 30 tháng 10 năm 2014, Cơ quan An ninh Điều tra thuộc Bộ Công an công bố bản kết luận điều tra về trường hợp ông Nguyễn Hữu Vinh và bà Nguyễn Thị Minh Thúy. Nội dung bản cáo trạng không đề cập tới các hoạt động của ông Vinh tại trang điểm tin Ba Sàm mà chỉ nêu ra các hoạt động của ông Vinh và bà Thúy tại hai trang blog Dân Quyền và Chép Sử Việt. Theo cơ quan điều tra, ông Vinh và bà Thúy đã vi phạm điều 258 BLHS: lợi dụng các quyền tự do, dân chủ để chống phá nhà nước.[14][18][19] Bản kết luận nói ông Vinh và thư ký của mình từ tháng 9 năm 2013 cho đến thời điểm bị bắt đã đăng tổng cộng 24 bài viết trên hai trang 'Dân quyền' và 'Chép sử Việt' - vốn thuộc "quyền quản lý, sử dụng" của ông Vinh. Tuy nhiên, phía công an thừa nhận "không có điều kiện xác minh, làm rõ nguồn gốc, tác giả của 24 bài viết nói trên" do các bị can "không chịu khai báo".[18][19]

Trong tháng 10 và 11 năm 2014, bà Lê Thị Minh Hà, vợ của Anh Ba Sàm Nguyễn Hữu Vinh đang có mặt tại Đức, gặp các vị dân biểu nước này nhằm vận động kêu gọi trả tự do cho ông, và Ủy ban Nhân quyền Quốc hội Liên bang Đức đã mở một cuộc điều trần về tình hình nhân quyền tại Việt Nam và về trường hợp của ông.[14][20][21]

Ngày 27 tháng 10 năm 2015, trả lời phỏng vấn của BBC, bà Hà, vợ của Anh Ba Sàm cho biết Sức khỏe Anh Ba Sàm đáng “lo ngại” và bà không thể gửi thuốc vào cho ông Vinh. Ông Hà Huy Sơn – luật sư của ông Vinh - cho biết: “Mới nhất đây là ngày 22/10/2015, cơ quan an ninh điều tra của Bộ Công an đã ra kết luận điều tra bổ sung lần thứ tư.”[22]