Theo kết quả giám định y học thì trước, trong và sau khi phạm tội cũng như hiện tại, bị can Thảo mắc bệnh lý tâm thần thể đơn thuần có cơn xung đột phân liệt (hay còn gọi là tâm thần phân liệt).
Trước đó, như Báo PLVN đã thông tin, vào sáng 30-9, trong lúc chồng và cha mẹ chồng đi ăn cưới, Nguyễn Thanh Thảo ở nhà cùng 2 con là Phạm Thanh L. (2 tuổi) và Phạm Thanh N. (1 tuổi). Đến khoảng 10h cùng ngày, khi đi ăn cỗ về, bố,mẹ chồng Thảo phát hiện 2 bé L. và N. tử vong bất thường trong phòng ngủ. Vào thời điểm đó, Thảo không có nhà.
Vào cuôc xác minh, Công an tỉnh Kiên Giang phối hợp cùng Công an huyện Giồng Riềng xác định nguyên nhân tử vong của cháu L. và N. là do ngạt thở.
Tại Cơ quan điều tra, bước đầu Nguyễn Thanh Thảo thừa nhận hành vi giết 2 con của mình. Theo lời khai, Thảo muốn bỏ nhà đi nhưng không nỡ để con ở lại mà đem con theo thì sợ không nuôi nổi.
Nên khi thấy con khóc, Thảo đã lấy gối đè lên mặt cho đến khi 2 cháu bé ngạt thở tử vong.