Mỗi ngày cô gái 21 tuổi bị thiểu năng trí tuệ rời nhà ở huyện Nông Sơn, Quảng Nam từ sáng sớm đi khắp nơi xin tiền, đến chập tối về với khoảng vài chục nghìn đồng.
Sáng 31/1, không thấy con về, gia đình tổ chức tìm kiếm. Một đôi dép và chiếc quần của cô được tìm thấy cạnh một ngôi miếu cách bờ sông Thu Bồn 15 m. Sáng 1/2, gia đình trình báo cơ quan công an.
Lập tổ điều tra phối hợp với cảnh sát địa phương, Phòng Cảnh sát hình sự Công an tỉnh Quảng Nam nghi vấn cô gái bị hiếp dâm, bị cướp tài sản, sau đó bị thả xác xuống sông. Việc tìm kiếm trên sông được tổ chức nhưng không có kết quả.
Cảnh sát được người dân cho hay vào tối 31/1 tại khu vực phát hiện dép của cô gái có nhìn thấy một người đàn ông say rượu. Mở rộng tìm kiếm tại khu vực này, các điều tra viên thu được đôi dép nam và chiếc điện thoại cũ. Căn cứ dấu vết, nhà chức trách xác định người sử dụng cuối cùng là Phạm Tuấn (30 tuổi, trú xã Quế Phước).
Theo chính quyền, Tuấn từng có tiền án tiền sự, tính tình ngang ngược, thường đánh lộn. Xác định Tuấn là "mắt xích" quan trọng trong vụ án cô gái mất tích, cơ quan điều tra triệu tập đến làm việc. Ban đầu Tuấn khai chỉ gặp nạn nhân trên đường về nhà chứ không hãm hại, đến chiều, khi hai vật chứng trên được đưa ra, Tuấn mới thừa nhận, khai đây là chiếc điện thoại ăn trộm của người khác.
Tuấn khai chiều 31/1 đi nhậu về gặp cô gái ở gần sông Thu Bồn nên bám theo. Đến khi đến khu vực hoang vắng, anh ta đã khống chế để giở trò đồi bại.
Trong lúc bị Tuấn cưỡng bức, cô gái lên cơn động kinh và ngất xỉu. Tuấn lục trên người nạn nhân lấy mấy trăm nghìn đồng rồi kéo thả xuống sông. Việc để lại đôi dép, Tuấn giải thích khi bỏ chạy đã quá hoảng sợ nên không nhớ. Chiếc điện thoại rơi trong lúc hắn khống chế cô gái.
Ba ngày sau khi Tuấn nhận là thủ phạm, thi thể cô gái được người chèo thuyền trên sông Thu Bồn phát hiện ở xã Đại Thạnh, huyện Đại Lộc, cách địa điểm gây án sáu cây số.
Công an tỉnh Quảng Nam đã khởi tố Tuấn với các cáo buộc phạm tội: Giết người, Hiếp dâm và Cướp tài sản.