Kết quả điều tra đến nay xác định vào khoảng 15h00 ngày 08.02.2024 (nhằm ngày 29 Tết), sau khi dẫn dụ nạn nhân (chị V.T.T) qua phòng trọ của Khoa với lý do phụ giúp dọn đồ đạc, tên này đã khóa cửa phòng trọ, dùng dao đe dọa, uy hiếp nhằm mục đích cướp tài sản; sau đó dùng vũ lực tấn công và sử dụng dao đâm, dẫn đến cái chết của chị T.
Ngay sau đó, đối tượng Khoa tiếp tục thực hiện hành vi hiếp dâm đối với nạn nhân; đồng thời, chiếm đoạt 1 lắc tay và 1 nhẫn trên người, 2 cái nhẫn vàng 9999 và 1 sợi dây chuyền, 1 đôi bông tai bên trong ba lô và 3 triệu đồng trong túi đeo chéo của chị T.
Đáng chú ý, để che giấu hành vi phạm tội, đối tượng Khoa đã dùng dao phân tử thi của nạn nhân thành nhiều phần, bỏ vào túi nilon đen, đem đi phi tang tại khu vực bụi cây rậm rạp ven đường nội bộ khu Công nghệ cao TP Thủ Đức (thuộc phường Tăng Nhơn Phú A, thành phố Thủ Đức).
Căn cứ kết quả khám nghiệm hiện trường, khám nghiệm tử thi, kết quả giám định và tài liệu chứng cứ thu thập được; đã có đủ căn cứ và cơ sở khoa học khẳng định đối tượng Nguyễn Đăng Khoa đã thực hiện hành vi Cướp tài sản, Giết người và Hiếp dâm đối với chị T.
Như Lao Động đã thông tin, sáng 13.2 (mùng 4 Tết), người dân sống gần đoạn đường vắng trong Khu Công nghệ cao, phường Tăng Nhơn Phú B, TP Thủ Đức phát hiện túi nilon lạ vứt ven đường bốc mùi hôi thối nên trình báo Công an. Công an có mặt ngay sau đó, xác định bên trong túi là nhiều bộ phận thi thể đã phân hủy nhiều ngày.
Qua điều tra ban đầu, Công an nghi vấn nạn nhân là cô gái 25 tuổi, quê Đồng Nai được gia đình thông báo mất tích hôm 29 Tết. Cô là công nhân của một công ty ở phường Tăng Nhơn Phú B, thuê trọ ở cùng bạn trai quê Phú Yên.
Hôm 8.2 (29 Tết), sau giờ làm cuối năm, cô nhắn tin cho gia đình ở huyện Cẩm Mỹ, tỉnh Đồng Nai, nói bắt đầu đi xe về nhà đón Tết. Tuy nhiên, gia đình chờ đến hôm sau vẫn chưa thấy cô về, không thể liên lạc. Bạn trai của cô đã về quê một tháng trước và cũng không thể liên lạc được với nạn nhân.
Đến ngày 30 Tết, bạn trai cô gái gọi điện báo cho gia đình cô gái, nói đã nhờ người qua kiểm tra phòng trọ thì thấy khóa bên ngoài. Khi phá cửa vào trong, người này thấy xe máy và đồ đạc để sẵn "như chuẩn bị về quê" nhưng không thấy cô gái đâu.
Cảnh sát sau đó đã trích xuất camera an ninh tại khu trọ và xung quanh nhưng chỉ ghi nhận cô gái đi vào khu trọ của mình hôm 8.2, không thấy trở ra.
Người cuối cùng cô tiếp xúc là Nguyễn Đăng Khoa, ở cùng khu trọ. Hình ảnh cũng ghi nhận hôm 30 Tết, Khoa chở nhiều túi nilon đen bằng xe máy ra khỏi khu trọ.
Sau khi tổng hợp thông tin, cơ quan chức năng đã bắt giữ Khoa khi người này đang ăn Tết tại Bình Định.