Theo đó, Nguyễn Văn Quân (SN 1983, trú Quất Động, Thường Tín) bị bắt khi đang lẩn trốn tại Hà Nội. Nghi phạm này ngay sau đó được đưa về trụ sở cơ quan công an để điều tra làm rõ vụ án.
Trước đó, ngày 24/10, Công an huyện Thường Tín nhận được đơn trình báo của bà Đào Thị Thuận (SN 1974, trú xã Nguyễn Trãi, huyện Thường Tín) về việc con gái là Trần Thuý Hiền (SN 2002, sinh viên Học viện Ngân hàng) mất tích từ tối 23/10.
Ngay sau khi nhận được thông tin, Giám đốc Công an Thành phố đã chỉ đạo Phòng Cảnh sát hình sự phối hợp Công an huyện Thường Tín khẩn trương tổ chức điều tra, tìm kiếm nữ sinh mất tích. Bước đầu xác định Nguyễn Xuân Trung (SN 1985, trú Văn Phú, Thường Tín) cùng Nguyễn Văn Quân (SN 1983, trú Quất Động, Thường Tín) là đối tượng liên quan đến vụ việc.
Tại cơ quan Công an, Trung khai nhận khoảng 18h ngày 23/10, Trung rủ Quân đi trộm cắp 2 bộ cốp pha công trình trên địa bàn xã Tiền Phong (huyện Thường Tín) rồi dùng xe máy mang đồ trộm cắp đi tiêu thụ. Đến đường đê Sông Nhuệ (thuộc địa phận xã Nguyễn Trãi, huyện Thường Tín), Trung thấy Trần Thuý Hiền đang đứng nghe điện thoại nên đã nảy sinh ý định cướp tài sản.
Trung nói với Quân: “Anh ơi chỗ kia có con bé nó đang đứng không biết làm gì, anh em mình ra đấy đẩy nó xuống mương rồi lấy xe”. Quân đáp: “Nếu cảm thấy làm được thì làm, không thì thôi”. Sau đó, Quân đứng lại trông xe máy, Trung đi bộ đến nơi cháu Hiền đang đứng, đẩy cháu Hiền rơi điện thoại, ngã xuống bờ sông Nhuệ. Nghe Hiền van xin: “Tha cho em”, Trung nhảy xuống dìm Hiền xuống nước. Khoảng 10 phút khi thấy nạn nhân không cử động, Trung đẩy cháu Hiền ra lòng sông.
Sau khi gây án, Trung lấy điện thoại và xe đạp điện của Hiền mang đi bán: điện thoại được bán với giá 500.000 đồng còn xe đạp điện bán được 2,8 triệu đồng. Đến 21h cùng ngày, Trung gọi cho Quân đến đón rồi cả hai ra khu vực nghĩa trang Hà Hồi sử dụng ma túy, tại đây Trung chia cho Quân số tiền 700.000 đồng.
Theo người thân trong gia đình, ngày 23/10, Hiền đi xe đạp điện đến điểm đỗ gần bưu điện Thường Tín để bắt xe buýt đi học. Khoảng 19h cùng ngày, bạn bè thấy Hiền quay lại điểm gửi xe đạp điện.
Một giờ sau, gia đình gọi điện nhưng Hiền không bắt máy. Tới 22h, số điện thoại của nữ sinh này mất liên lạc.
Chiều 26/10, nhà chức trách tìm thấy cặp sách của Hiền ở khu vực chùa Yên Phú thuộc xã Văn Phú, huyện Thường Tín. Sau đó, cảnh sát triệu tập một số người liên quan.
