Trước đó, ngày 7/3, Công an huyện Thuận Châu nhận được điện báo của Công an xã Tông Cọ tại km 01 tỉnh lộ 107 thuộc địa phận bản Cọ A phát hiện một xác chết là nam giới. Sau khi nhận được tin báo, Công an huyện Thuận Châu đã phối hợp với các đơn vị chức năng tiến hành khám nghiệm hiện trường, khám nghiệm tử thi và tiến hành điều tra; xác định nạn nhân là Mùng Văn Tâm (26 tuổi, trú tại bản Nong Lay). Nguyên nhân dẫn đến cái chết của Mùng Văn Tâm được xác định là do chấn thương sọ não kín. Tại hiện trường, mặc dù chiếc xe máy của nạn nhân bị đổ ngay cạnh xác chết nhưng không thấy xuất hiện dấu vết của tai nạn giao thông nên cơ quan Công an nhận định không phải là vụ tai nạn giao thông mà là một vụ án mạng. Nơi phát hiện xác chết cũng không phải là hiện trường chính.
Thiếu tá Nguyễn Cự Cường, Đội trưởng Đội CSĐT về TTXH Công an huyện Thuận Châu cho biết: Quá trình điều tra vụ án chúng tôi gặp rất nhiều khó khăn. Lực lượng điều tra không có bất cứ một manh mối nào. Có lúc tưởng chừng vụ án đi vào ngõ cụt. Nhưng với quyết tâm cao, lực lượng Công an huyện Thuận Châu đã khoanh vùng điều tra, sàng lọc kỹ đối tượng với mong muốn tìm ra thủ phạm trong thời gian sớm nhất.
Qua quá trình điều tra, xác minh, sàng lọc đối tượng, cùng ngày xảy ra vụ án, Công an huyện Thuận Châu đã triệu tập đối tượng Mùng Văn Diện ở cùng bản với nạn nhân Mùng Văn Tâm và cũng là em con chú của Tâm để làm việc. Qua tin báo của người dân, Diện là người cuối cùng đi với Tâm. Diện cũng có nhiều biểu hiện tâm lý bất thường từ khi cơ quan Công an phát hiện xác chết của Tâm. Qua một ngày đấu tranh với Mùng Văn Diện, sự thật vụ án đã dần hé lộ.
Mùng Văn Diện khai nhận đã cùng với Mùng Văn Thắng đánh anh Mùng Văn Tâm đến chết. Trước đó, tối 6/3, cả ba người do có quan hệ anh em, họ hàng và cũng chơi thân thiết với nhau nên đi mua rượu về uống tại nhà bố vợ của Mùng Văn Thắng ở bản Hình (xã Tông Cọ). Khoảng 1 tiếng sau, cả ba đều say. Trong quá trình uống rượu, Mùng Văn Diện và Mùng Văn Tâm có lời qua tiếng lại, dẫn đến cãi nhau.
Mùng Văn Thắng sợ bố vợ mắng vì dẫn bạn về nhà uống rượu rồi cãi nhau nên đã bực tức lao vào đánh Mùng Văn Tâm, còn dùng cả chiếc giày đang đi đánh mạnh vào đầu Tâm. Cứ thế, cả ba lại tiếp tục uống rượu rồi Diện và Thắng lại cùng đấm, đá Mùng Văn Tâm, đạp Tâm ngã xuống taluy gần nơi uống rượu. Thấy Tâm nằm bất động, Diện và Thắng rủ nhau đưa Tâm về nhà. Trên đường đi thì Tâm đã tử vong.
Thấy Mùng Văn Tâm chết, cả hai lo lắng, sợ hãi, khiêng Tâm đặt xuống vệ đường rồi đạp đổ chiếc xe máy của Tâm bên cạnh, coi như một vụ tai nạn giao thông, rồi về nhà ngủ như không có chuyện gì xảy ra. Khi được hỏi vì sao lại gây ra sự việc nghiêm trọng như vậy, Mùng Văn Diện chỉ lí nhí trả lời rằng vì say rượu, không làm chủ được hành vi nên đã gây ra sự việc đau lòng nói trên.
Sau khi Mùng Văn Diện bị bắt, Mùng Văn Thắng bỏ trốn xuống thành phố Sơn La. Đến ngày 9/3/2014, Công an huyện Thuận Châu đã phối hợp với Công an thành phố Sơn La bắt được đối tượng Mùng Văn Thắng khi y đang lẩn trốn tại phường Chiềng Sinh, TP Sơn La. Vụ trọng án này lại thêm một hồi chuông cảnh báo tình trạng rượu vào không làm chủ được bản thân, bị ma men sai khiến dẫn đến hậu quả đau lòng