Theo điều tra ban đầu, Trí đến nhà chị ruột ở Thới Lai để cùng đi cắt lúa thuê. Chiều ngày 4/3, Trí đi cắt lúa thuê và nhậu nhẹt với bạn bè. Sau khi say xỉn, y về nhà cự cãi với chị, rồi ra ngoài bờ kênh gần nhà ngồi chơi. Đến 18 giờ 30 cùng ngày, thấy em Đ.L.T.A. (11 tuổi, ở cùng ấp) đang đi trên bờ kênh, Trí liền chọc ghẹo và đẩy em T.A cắm đầu vào bức tường một căn nhà bỏ hoang, khiến em bất tỉnh. Lúc này, Trí nảy sinh ý định hiếp dâm nên ẵm em T.A lội qua kênh để sang khu vườn gần đó tồi thực hiện hành vi đồi bại.
Do người nhà em T.A thấy em đi mua trà lâu chưa về nên đi tìm. Thấy tiếng người nhà kêu em T.A kêu, Trí liền lôi em xuống ao cá dìm chết rồi bỏ về nhà. Đến 20 giờ cùng ngày, người nhà và hàng xóm đi tìm phát hiện em T.A đã chết trong tình trạng không một mảnh vải che thân, liền báo cho cơ quan Công an.
Nhận được tin báo, lãnh đạo Phòng PC45 cử lực lượng điều tra viên dầy dạn kinh nghiệm lập tức có mặt tại hiện trường phối hợp với Công an huyện Thới Lai và các lực lượng chức năng điều tra vụ án. Qua sàng lọc, các trinh sát thấy nổi lên đối tượng nghi vấn là Phạm Minh Trí.
Sau khi củng cố chứng cứ, cơ quan Công an mời Trí lên làm việc. Lúc đầu Trí một mực không thừa nhận, nhưng qua các chứng cứ và bằng kinh nghiệm phá án của các điều tra viên, cuối cùng Trí đã cúi đầu thừa nhận hành vi phạm tội tày đình của mình
