Theo diễn biến vụ án, sau khi bắt giữ Vương Văn Hùng, đối tượng nghiện có 3 tiền án, nút mở của vụ án dần được tháo gỡ khi Cơ quan điều tra Công an tỉnh Điện Biên bắt thêm các đối tượng Bùi Văn Công - đối tượng chủ mưu và Phạm Văn Nhiệm.
Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu của vụ án, cả 3 đối tượng này lỳ lợm không khai thêm 2 đồng phạm là Lường Văn Hùng (SN 1991, trú bản Na Hí, xã Hua Thanh, huyện Điện Biên) và Lường Văn Lả (SN 1991, trú bản Mển, xã Thanh Nưa, huyện Điện Biên). Việc đưa 2 kẻ thủ ác ra ánh sáng là cả một quá trình đầy gian nan của lực lượng phá án Bộ Công an và Công an tỉnh Điện Biên.
Đối tượng Vương Văn Hùng à nghi phạm bị bắt đầu tiên. Lường Văn Lả luôn có mặt ở vòng ngoài tại các hiện trường mà lực lượng Công an tìm ra, luôn dò hỏi mọi người xem Công an đã tìm ra manh mối gì chưa. Thậm chí, trong đám tang đầy bi thương của nữ sinh viên Cao Mỹ Duyên, Lường Văn Lả cũng đi theo đoàn người đưa tiễn đến nghĩa trang anh ta vẫn hỏi han, nghe ngóng về việc điều tra của Công an.
Với những biểu hiện đáng ngờ của Lường Văn Lả, bằng các biện pháp nghiệp vụ và qua phát động phong trào quần chúng tố giác tội phạm các trinh sát có thông tin về việc ngày mùng 2 Tết Lường Văn Lả cùng một người đàn ông khác có xuất hiện tại nhà đối tượng Bùi Văn Công.
Tuy nhiên, khi được Công an triệu tập, Lường Văn Lả một mực phủ nhận việc có quen biết với Bùi Văn Công. Về thời gian Lả đi đâu, làm gì từ lúc nữ sinh Duyên mất tích cho tới khi người dân phát hiện ra thi thể của cháu Duyên, Lường Văn Lả nói rằng anh ta không biết gì về vụ án, vốn nghiện game và mê chơi điện tử nên thời gian đó anh ta ở nhà chơi điện tử và ở các quán nét trên địa bàn thành phố…nhằm tạo chứng cứ ngoại phạm.
Đối tượng chủ mưu khi bị bắt và lúc đang ở trại tạm giam. Diễn biến vụ án đã sang một tiến trình mới khi cơ quan CSĐT Công an tỉnh Điện Biên đã thu thập chứng cứ, chứng minh hành vi phạm tội và khởi tố đối tượng Lường Văn Hùng và Lường Văn Lả với tội danh giết người. Hiện, cơ quan CSĐT Công an tỉnh Điện Biên đang củng cố thêm chứng cứ để khởi tố Lường Văn Hùng và Lường Văn Lả về tội hiếp dâm và tiếp tục điều tra, làm rõ vụ án.
