Theo tìm hiểu, chiều tối ngày 17/2 thấy N. đi học vẫn chưa về nên người nhà đi tìm. Hỏi thăm tất cả những nơi quen biết và nơi N. thường lui tới những vẫn không thấy. Khi đi ngang qua vườn măng cụt bên sông đối diện nhà, mọi người phát hiện khăn quàng học sinh, dép, nón... đưa mắt nhìn vào trong thì tá hỏa phát hiện xác bé N. đang nằm dưới mương nên nhanh chóng trình báo công an.
Nhận tin báo, Cơ quan CSĐT Công an tỉnh Vĩnh Long phối hợp cùng Công an huyện Trà Ôn tiến hành khám nghiệm hiện trường, khám nghiệm tử thi và lấy lời khai nhân chứng. Qua khám nghiệm hiện trường, tử thi, vùng kín nạn nhân có dấu hiệu bị xâm phạm, xác nạn nhân bị vùi dưới mương nên cơ quan điều tra nhận định đây có thể là vụ án hiếp dâm, giết người phi tang xác.
Tiến hành điều tra mở rộng, chỉ trong thời gian ngắn, công an đã xác định Phạm Văn Lên (18 tuổi, ngụ ấp Bang Chang, xã Trà Côn, huyện Trà Ôn) chính là nghi phạm hàng đầu nên mời về trụ sở làm việc. Qua đấu tranh khai thác, nghi phạm Lên đã cúi đầu nhận tội.
Khai nhận tại cơ quan điều tra, Lên cho biết chiều ngày 17/2 thấy bé N. đi học về ngang nên nảy sinh ý định giao cấu. Lên đi theo N. khi đi đến khu vực vườn măng, Lên kéo nạn nhân vào trong rồi dùng tay bóp cổ và thực hiện hành vi đồi bại. Sợ mọi người phát hiện tội ác của mình, Lên đem vùi dưới mương nước gần đó rồi bỏ về nhà.
Sau khi gây án, Lên quay trở lại nhà một người dân gần đó xin nước tắm và giặt chiếc áo học sinh dính đầy bùn đất rồi bình thản đi về nhà. Bà Hồ Thị Hằng (60 tuổi) chủ nhà quán nước mà Lên thường hay uống và cũng là chủ nhà Lên xin nước giặt áo cho biết hôm xảy ra vụ án tên hung thủ có nhiều biểu hiện khả nghi:
“Tôi thấy cả người nó ướt còn dính đầy sình đất, trên tay cầm chiếc áo trắng cũng dính rất nhiều sình, nhìn mặt nó lấm la lấm lét, gian lắm. Tôi hỏi bộ mày đánh lộn với ai hả thì nó trả lời không, sau đó thì nó bỏ đi về nhà. Đến khi xác con bé được tìm thấy và bị xâm hại, tôi nghĩ lại thì thấy nó là người đáng nghi nên đã nói tất cả sự việc cho công an biết”.
Chính những thông tin mà bà Hằng cung cấp đã giúp Công an nhanh chóng xác định đối tượng Lên là đối tượng tình nghi hàng đầu. Đến ngày 18/2, Cơ quan CSĐT Công an tỉnh Vĩnh Long đã thực hiện lệnh bắt khẩn cấp và tạm giữ đối tượng Phạm Văn Lên để điều tra về hành vi “Giết người và hiếp dâm trẻ em”.
Được biết bé N. là con út trong gia đình nên rất được yêu thương. Bình thường bé N. được mẹ đưa đón đi học, nhưng hôm xảy ra vụ án do cha mẹ bé N. có việc đi lên tỉnh Vĩnh Long nên gửi bé N lại cho người hàng xóm trông giùm, đồng thời bé N. cũng tự mình chạy xe đi học thì xảy ra sự việc đau lòng này.
Nói về hung thủ, ông Nguyễn Tùng Phú, trưởng ấp Bang Chang (xã Trà Côn) cho biết, tại địa phương Lên là người hiền lành, còn gia đình thì luôn chấp hành đúng quy định pháp luật. “Người dân trong vùng đã nức lời khen ngợi Lên siêng năng, biết gánh vác gia đình, nào ngờ ...”.
Hiện vụ việc đang được cơ quan tiếp tục điều tra làm rõ.