Theo Trung tướng Lê Hồng Nam, Giám đốc Công an TP HCM, mặc dù gặp nhiều khó khăn trong quá trình điều tra, địa điểm gây án rất xa so với nơi xuất hiện cuối cùng của nạn nhân (hơn 100km), nhưng với tinh thần trách nhiệm cao, sự nhạy bén trong đánh giá tài liệu, thông tin thu thập được, chỉ trong vòng chưa đầy 24 tiếng đồng hồ kể từ khi tiếp nhận tin báo, Đội cảnh sát hình sự và Công an xã Bình Khánh thuộc Công an huyện Cần Giờ và Phòng kỹ thuật nghiệp vụ - Công an TP HCM đã phối hợp Phòng cảnh sát hình sự (PC02) Công an tỉnh BR-VT đã xác định và truy bắt thành công đối tượng giết người, cướp tài sản, giấu xác trong vali.
Việc nhanh chóng khám phá vụ án cho thấy tinh thần chủ động, sự kiên quyết, hiệp đồng tác chiến trong công tác đấu tranh phòng, chống tội phạm của lực lượng công an các địa phương, góp phần bảo đảm, giữ vững an ninh trật tự, giữ gìn bình yên trên địa bàn TP nói riêng và các tỉnh lân cận nói chung.
Tại buổi lễ, Trung tướng Nam đã trao thư khen và tiền thưởng cho 4 tập thể, gồm Phòng PA06 Công an TP HCM; Phòng PC02 Công an tỉnh BR-VT; Đội cảnh sát hình sự Công an huyện Cần Giờ; Công an xã Bình Khánh (huyện Cần Giờ).
Trước đó, Công an BR-VT đã ra quyết định khởi tố vụ án, khởi tố bị can với Võ Thành Long (20 tuổi, ngụ BR-VT) về 2 hành vi giết người và cướp tài sản; Vũ Thành Huy (25 tuổi) về 2 hành vi che giấu tội phạm và tiêu thụ tài sản do người khác phạm tội mà có. Nạn nhân trong vụ án là thiếu nữ 21 tuổi, ngụ huyện Cần Giờ.
Khoảng 15h ngày 22/5, Phòng PC02 Công an tỉnh BR-VT nhận được yêu cầu phối hợp của Công an huyện Cần Giờ, xác minh một trường hợp bị mất tích. Qua công tác xác minh, cơ quan công an nghi vấn nạn nhân đã bị giết hại ở một khách sạn tại phường 2, TP Vũng Tàu.
Nghi phạm chính là Long và một đối tượng không rõ lai lịch sống lang thang. Bằng các biện pháp nghiệp vụ, đến khoảng 3h sáng 23/5, lực lượng công an đã phát hiện, bắt giữ đối tượng Long tại quận Bình Tân, TP HCM.
Long khai thông qua mạng xã hội nên quen biết nạn nhân. Ngày 18/5, Long cùng Huy thuê 1 chiếc xe taxi đón nạn nhân đi chơi tại TP Vũng Tàu. Đến gần 0h ngày 19/5, Long và nạn nhân về đến khách sạn, phát hiện nạn nhân mang theo nhiều tài sản, trang sức có giá trị, Long sát hại, nhắn tin cho Huy biết sự việc để bàn việc phi tang xác và lấy tài sản.
Đến khoảng 10h30 cùng ngày, Long đi mua vali rồi cùng Huy đưa thi thể vào trong vali để tại khu đất trống ở núi Nhỏ; lấy số tài sản chiếm đoạt được của nạn nhân bán, lấy tiền tiêu xài cá nhân.
Chỉ trong vòng 1 ngày từ khi tiếp nhận thông tin cô gái bị giết bỏ trong vali phi tang xác trên núi Nhỏ, cơ quan công an đã nhanh chóng truy xét và bắt 2 đối tượng liên quan.