Криминалистите са възстановили и хронологията на събитията.
Около 9 ч. на 16 август 2023 г. Алексей Петров потеглил към планината с Мирослава Михайлова, която има бизнес с консултации по спортни въпроси и организиране на мероприятия. С тях били и трима гардове. Отнел им около половин час да стигнат до обичайното място.
Гардовете наблюдавали от около 30 метра и пазели да не дойде някой. По това време убиецът вече дебнел в предварително направения заслон. Видял обаче охранителите и се отказал да стреля там.
Петров тръгнал нагоре с Михайлова. Убиецът решил да ги последва. Избрал място на около километър от гардовете и чакал да се върнат. Около 12:17ч. ги видял. С пушка в ръка се прицелил и улучил Петров в торса. Тогава той се навел и се хванал за раната, а вторият изстрел бил в окото на бившата барета. Смята се, че точността е постигната с бързомер - уред, използван за точно прицелване на късо разстояние. При него стрелецът вижда червена точка на мястото, където ще попадне куршумът. Това става вътре в оптиката - невидимо е за жертвата и не свети по нейното тяло.
Категорично е установено, че патроните не са били хидрошок - те се разпръскват при контакт, а единият е минал през Петров и е ранил в ръката спътницата му по време на похода в планината Мирослава Михайлова. Именно точността за окото и лошият първи изстрел в тялото навели на мисълта за бързомера. При него трябва стабилност на оръжието, всяко мърдане дава голямо отклонение. А в заслона на стрелеца пушката е щяла да е статична, сложена на клоните и с намерените въжета.
След стрелбата 48-годишната Мирослава Михайлова останала в съзнание. Успяла да види, че стрелецът е с камуфлажни дрехи. Те били, за да се слее с клоните, смятат полицаите. Оттеглил се с колело, взел и оръжието със себе си.
На мястото няма камери, туристи минават рядко. Гардовете чули изстрелите и за минута с колата си стигнали при шефа си и Мирослава. По това време тя вече била с двойка украинци, които се движели на около 80 метра зад нея и Петров. Те не видели нищо. Двойката дала телефон на Мирослава, която подала сигнал на тел. 112 за престъплението.
За по-малко от 20 минути пристигнали патрулки и Спешна помощ. Петров бил мъртъв, но Михайлова - в съзнание. Тя дала първоначалното описание на стрелеца, преди да бъде качена в линейката и откарана в "Пирогов".

След убийството дори бяха задържани 4-ма души. Един от тях е известен бизнесмен с чуждестранен произход. Занимава се с търговия с оръжия. В миналото бил обявяван и за международно издирване. Доскоро беше подсъдим за подготовка на убийство, но е оправдан. Бил е подозиран като евентуален поръчител и на атентата срещу него през 2015 г., когато стреляха по колата на Петров с гранатомет. Един от мотивите да го проверяват и задържат за 24 часа е, че като оръжеен търговец имал необходимите патрони 7,62х39 мм, с каквито е убит Петров. Разследващите предполагали, че поради контактите си в оръжейния свят задържаният за 24 часа мъж лесно може да се сдобие и с нелегален автомат. Той бил подложен и на детектор на лъжата. Полиграфското изследване обаче отчело, че мъжът не лъже на въпросите за Алексей Петров. Нямало и други доказателства срещу него, затова бил освободен.
Заради оръжието бил задържан и друг мъж, известен с екзотичен прякор. Той се занимавал с контрабанда на автомати. Затова попаднал в ареста, но и срещу него нямало доказателства. За всеки случай също бил подложен на детектор на лъжата, но отново без успех.
Тъй като след стрелбата Михайлова посочила, че убиецът се оттеглил с колело, са проверени и няколко велосипедисти. Един от тях дори бил задържан за 24 часа. Той обаче бил арестуван за съвсем друго - оказало се, че е обявен за общодържавно издирване като свидетел по дело, но не наказателно.
Четвъртият задържан е от криминалния контингент. Той бе сред проверените по време на акция, наредена от тогавашния главен секретар на МВР Петър Тодоров. Разследването показало, че мъжът няма нищо общо с убийството - бил е на морето и записи от камерите го потвърждават.
Разследващите работят по 3 версии като мотив за убийството. Първата е влиянието на Петров във формирането на кабинета "Денков". Знае се, че именно той успя да сглоби ГЕРБ и ПП-ДБ, като дори срещнал Бойко Борисов, с когото е работил, и Кирил Петров в манастира в Самоков. Бащата на Петков и бившата барета са приятели. Твърди се, че заради сглобяването Петров искал пост, навярно да стане шеф на ДАНС.
Засега властите не изключват близки хора от кръга на Петров да са поръчали убийството му.
Работи се и по версията за бизнес интереси и преразпределяне на активите на "Лев Инс".