Khoảng 23 giờ 45 phút đêm 6.10, Anh được người anh ruột tên V (ngụ TP.Biên Hoà, tỉnh Đồng Nai, tạm trú tỉnh Bình Dương) đưa đến Công an TP.Biên Hoà đầu thú.
Từ lời khai của Anh, lúc 0 giờ 20 phút rạng sáng 7.10, lực lượng công an quận 10 tiến hành kiểm tra khách sạn N.M 2 ở đường Lê Hồng Phong. Tại phòng 304, đã phát hiện cảnh tượng hãi hùng: Một phụ nữ nằm trên giường bất động, dưới cổ nạn nhân có 1 con dao Thái Lan còn dính máu. Cạnh đó là 1 bé gái có hơi thở yếu ớt. Tổ công tác đã đưa bé gái đến Bệnh viện Nhi Đồng 1 cấp cứu và di lý Anh về TP.HCM nhằm phục vụ công tác điều tra.
Bước đầu công an làm rõ, người phụ nữ tử vong trong khách sạn là chị Trần Đình Phương L (SN 1991, ngụ phường 10, quận 10) - vợ của Anh. Còn cháu bé nằm cạnh là con của chị và Anh, tên là Nguyễn Trần Như Y (11 tháng tuổi). Rất may cháu Y được cấp cứu kịp thời nên thoát chết.
Khi nghe tiếng cháu Y khóc đòi mẹ, Anh lấy khăn tắm của khách sạn trùm kín cơ thể cháu Y rồi bế con đưa vào đặt ở nền gạch trong phòng tắm khách sạn và xả nước để cháu Y ngạt mà tử vong. Khi cháu Y nằm bất động, Anh nghĩ là con đã “theo mẹ” nên bế ra đặt cạnh chị L.
Ngay trong đêm Anh lái xe gắn máy chạy thẳng về nhà cha mẹ ruột ở TP.Biên Hoà. Dọc đường Anh gọi điện thoại cho người anh ruột tên là V, cư ngụ tại tỉnh Bình Dương. Anh thông báo vừa giết vợ, con và đang chuẩn bị tự vẫn. Anh V thuyết phục rồi đưa Anh đến Công an TP.Biên Hoà đầu thú.
Tại trụ sở công an, Anh khai, gần đây, Anh nghi vợ có người khác nên thờ ơ với mình, vì thế Anh đã nảy sinh thói ghen tuông mù quáng, dẫn đến hậu quả đau lòng.