Theo báo cáo của Sở Y tế tỉnh Thanh Hóa, trẻ được tiêm vắc-xin BCG lúc 8h ngày 8/5 tại Trạm Y tế xã Xuân Thắng. Cán bộ tiêm chủng tại trạm đã thực hiện đúng các quy định về tổ chức tiêm chủng theo quy định của Bộ Y tế. Trẻ được tiêm theo đúng quy trình tiêm chủng, được theo dõi 30 phút tại trạm và không có biểu hiện bất thường. Cán bộ y tế đã tư vấn, hướng dẫn người nhà trẻ theo dõi và chăm sóc trẻ sau khi tiêm, đặc biệt lưu ý việc thông báo kịp thời cho cán bộ y tế trong trường hợp trẻ có biểu hiện bất thường để có biện pháp can thiệp.
Theo thông tin từ gia đình trẻ, khoảng hơn 11h cùng ngày, trẻ khóc và đã được mẹ cho bú. Khoảng 12h, trẻ có biểu hiện khó thở, suy hô hấp, gia đình đã đưa trẻ tới Trạm Y tế. Trẻ được khám và xác định trong tình trạng hôn mê, cán bộ y tế đã thông báo cho gia đình: trẻ không còn hy vọng sống. Gia đình đã đưa trẻ tới bệnh viện Đa khoa huyện Thọ Xuân, tại đây trẻ được chẩn đoán tử vong ngoài viện.
Cùng ngày tiêm chủng thường xuyên trên địa bàn huyện Thọ Xuân, có 283 trẻ được tiêm vắc-xin BCG, ngoài trẻ tử vong nêu trên các trẻ đều có sức khỏe ổn định.
Ngay sau khi xảy ra trường hợp tai biến nêu trên, Hội đồng tư vấn chuyên môn đánh giá tai biến trong quá trình sử dụng vắc xin, sinh phẩm y tế tỉnh Thanh Hóa đã tiến hành điều tra và tổ chức họp ngày 9/5 với sự tham gia của các thành viên trong Hội đồng, chuyên gia của Dự án tiêm chủng mở rộng, Bệnh viện Nhi T.Ư để đánh giá toàn bộ quy trình tiêm chủng, nguyên nhân tử vong của trẻ. Tại địa phương đã tiến hành lấy mẫu vắc-xin và giám định pháp y. Sau khi tổng hợp, phân tích, đánh giá, Hội đồng đã thống nhất kết luận: trẻ tử vong chưa rõ nguyên nhân, chưa có bằng chứng liên quan đến tiêm chủng.
