Theo điều tra, Phú và em D.T.H.N. (12 tuổi, ngụ huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp) có quan hệ tình cảm với nhau từ trước.
Tối 3/10, Phú điều khiển xe môtô chở N đến quán nước giải khát tại thị trấn Chợ Mới, huyện Chợ Mới để tâm sự. Tại đây, cả hai đã quan hệ tình dục với nhau. Đến khoảng 22h cùng ngày, không thấy con gái về nhà, gia đình của N. có điện thoại cho Phú tìm, nhưng cả hai vẫn không về mà rủ nhau đi thuê nhà trọ để tiếp tục “tâm sự”.
Đến sáng hôm sau (4/10), gia đình của N phát hiện Phú va N đi chung với nhau nên tố cáo Phú đến cơ quan Công an huyện Chợ Mới.
Phú bị bắt ngay sau đó để phục vụ điều tra.