Sau khi xảy ra vụ việc, qua mô tả của các nhân chứng từng tiếp xúc với người phụ nữ, cơ quan điều tra đã nhờ họa sĩ phác họa chân dung kẻ bắt cóc. Sau đó từ thông tin của người dân về một người phụ nữ đang nuôi một trẻ sơ sinh có nhiều nghi vấn, Công an quận 7 đã lập các tổ công tác xác minh nguồn thông tin này. Qua điều tra, sàng lọc, các trinh sát đã bắt giữ được Trâm tại khu vực cầu Bình Điền, huyện Bình Chánh, TP.HCM.
Đối tượng Vũ Thị Bích Trâm tại cơ quan điều tra.
Anh Hên cho biết khi thấy con thì anh nhận ra ngay vì khi sinh ra bé có đôi môi giống mẹ. Trong ảnh: Anh Hên và con trai tại trụ sở Công an quận 7 lúc 11h40 ngày 13.1. Ảnh: Zing
Chị Tâm được các y tá Bệnh viện quận 7 đưa đến trụ sở công an để nhận con. Ảnh: Zing
Khi thấy con, chị Tâm khóc nức nở. Ảnh: Zing
Tại cơ quan điều tra, anh Vũ Tiến Long (sinh năm 1987, người yêu của Trâm) cho biết: "Trước đó, Trâm nói có thai và đi khám ở Bệnh viện Phụ sản Từ Dũ nhưng kết quả siêu âm cho thấy cô không có thai. Từ đó Trâm có ý định bắt cóc con người khác để nói là con mình sinh ra".
Vũ Tiến Long, người yêu của Trâm, tại cơ quan công an. Ảnh: Zing
Ông Hồng, người chạy xe ôm chở kẻ bắt cóc bé Hoài đến cầu Tân Thuận 2, vui mừng khi nhận được thông tin. Ảnh: Zing
Ngày 8.1, chị N.T.M.T (41 tuổi, ngụ quận 7) sinh được một bé trai tại Bệnh viện quận 7. Khi hai mẹ con nằm tại phòng số 4, khoa Sản thì có một phụ nữ khoảng 25 tuổi đến làm quen hỏi chuyện với chị T. và cho biết đang đưa chị dâu đến bệnh viện chờ sinh. Đêm đó, người phụ nữ lạ ngủ dưới đất ngay chân giường của chị T. Sáng 9.1, khi chị T vào nhà vệ sinh quay trở ra, chị hoảng hốt khi phát hiện con mình cùng người phụ nữ lạ biến mất.