Trước đó, khoảng 22h ngày 4/2/2019 (chiều 30 Tết Kỷ Hợi), Công an TP Điện Biên Phủ tiếp nhận tin báo của bà Trần Thị Hiền (Sn 197, ngụ xã Thanh Hưng, huyện Điện Biên) về việc không liên lạc được với con gái.
Theo bà Hiền trình bày, khoảng 19h cùng ngày, con gái bà là Cao Mỹ Duyên (SN 1997) phụ mẹ bán gà ở chợ Mường Thanh. Duyên dùng xe máy đi giao gà cho khách tại khu vực C13 phường Thanh Trường, Thành phố Điện Biên nhưng không thấy về.
Phòng CSHS Công an tỉnh Điện Biên, Công an thành phố Điện Biên Phủ và Công an huyện Điện Biên đã phối hợp truy tìm tung tích chủ nữ sinh.
Đến 10h30 ngày 7/2/2019 (mùng 3 Tết) lực lượng chức năng đã phát hiện thi thể nữ sinh tại ngôi nhà bỏ hoang thuộc Đội 11, xã Thanh Nưa, huyện Điện Biên. Qua khám nghiệm tử thi, các cơ quan chức năng kết luận nguyên nhân chết của Cao Mỹ Duyên là: Ngạt do chèn ép cơ học vùng cổ.
Xác định có dấu hiệu của tội phạm giết người, ngày 8/2/2019 Cơ quan CSĐT Công an tỉnh Điện Biên đã ra Quyết định khởi tố vụ án hình sự Giết người để tiến hành điều tra theo quy định của pháp luật.
Quá trình điều tra đến ngày 17/2/2019 đến ngày 6/4/2019, Cơ quan CSĐT Công an tỉnh Điện Biên ra Quyết định bổ sung quyết định khởi tố vụ án hình sự về các tội Hiếp dâm, Cướp tài sản, Tàng trữ trái phép chất ma túy và Giữ người trái pháp luật, đồng thời, ra Quyết định khởi tố bị can và Lệnh bắt bị can để tạm giam đối với 7 đối tượng ở huyện Điện Biên là: Bùi Văn Công (SN 1975; trú tại: Đội 11, xã Thanh Nưa); Phạm Văn Nhiệm (SN 1976; trú tại: Đội 19, xã Thanh Nưa); Lường Văn Hùng (SN 1991; trú tại bản Na Hý, xã Hua Thanh); Lường Văn Lả (SN 1993; trú tại Bản Mển, xã Thanh Nưa); Phạm Văn Dũng (SN 1972; trú tại Đội 11, xã Thanh Nưa) và Cầm Văn Chương (SN 1974; trú tại Đội 7, xã Hua Thanh; Vì Văn Toán (SN 1982; trú tại: Đội 5, xã Thanh Yên) và Vương Văn Hùng (SN 1984, trú tại: tổ 25, phường Mường Thanh, TP Điện Biên Phủ.
Tháng 3/2019, Cơ quan CSĐT đã ra Quyết định khởi tố bị can và Lệnh bắt bị can để tạm giam vợ của Bùi Văn Công là Bùi Thị Kim Thu (SN 1975; trú tại đội 11, xã Thanh Nưa, huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên) về tội: Không tố giác tội phạm.
Ngày 16/9/2019, Cơ quan CSĐT Công an tỉnh Điện Biên ra Quyết định hủy bỏ quyết định khởi tố vụ án hình sự về tội Giữ người trái pháp luật; đồng thời ra Quyết định thay đổi quyết định khởi tố bị can đối với Bùi Văn Công từ tội Giữ người trái pháp luật sang tội Bắt cóc nhằm chiếm đoạt tài sản; ra Quyết định bổ sung quyết định khởi tố bị can đối với Vương Văn Hùng và Phạm Văn Nhiệm về tội Bắt cóc nhằm chiếm đoạt tài sản; ra Quyết định bổ sung quyết định khởi tố bị can đối với Lường Văn Hùng và Lường Văn Lả về tội Hiếp dâm và Bắt cóc nhằm chiếm đoạt tài sản.
Theo kết quả điều tra, ngày 31/1/2019 Vì Văn Toán ra chợ gặp bà Hiền thì nhớ đến số tiền 300 triệu đồng bà này mua 2 bánh heroin của mình từ 10 năm trước. Toán đòi bà Hiền tiền nhưng bà này từ chối trả nợ.
Toán đã thuê nhóm của Bùi Văn Công bắt cóc con gái bà Hiền để trả nợ. Hùng, Công thống nhất sẽ giúp Toán đòi nợ và nhận tiền công là 50 triệu đồng.
Toán phân công Hùng hẹn Duyên mang gà đến căn nhà hoang ở gần đồi Độc Lập. Tại đây, Công cùng với Lường Văn Lả, Phạm Văn Nhiệm và Lường Văn Hùng sẽ đợi sẵn để tổ chức bắt giữ nữ sinh.
Chiều tối hôm đó, Bùi Văn Công đưa Vương Văn Hùng đến chợ Mường Thanh để nhận diện nạn nhân. Trong vai khách mua gà, Hùng đề nghị Duyên chở 10 con gà đến nơi đồng bọn phục sẵn.
Đến căn nhà hoang, Duyên bị Công dùng côn siết cổ đến bất tỉnh. Sau đó, nhóm bị can khiêng Duyên lên thùng xe tải rồi chở về nhà Công.
Từ tối 30 Tết (4/2/2019) đến rạng sáng mùng 3 Tết (7/2/2019), Công và 5 người khác khống chế, hãm hiếp nữ sinh tại nhà anh ta. Vợ Công là Bùi Thị Kim Thu biết việc các bị can giở trò đồi bại, sát hại Duyên nhưng không tố cáo.
Sau đó, thấy sức khỏe Duyên yếu đi, cả nhóm lên kế hoạch sát hại nạn nhân rồi khiêng xác đặt tại khu chăn nuôi gần nhà Công (ở xã Thanh Nưa, huyện Điện Biên).
