Theo điều tra ban đầu, Quang và chị Nguyễn Thị Ngọc Duyên (21 tuổi, quê tỉnh Vĩnh Long) có quan hệ tình cảm và có một con gái chung 2 tuổi.
Vào khoảng 16 giờ ngày 8/10, khi chị Duyên đang ở tại phòng trọ địa chỉ trên đường Hưng Định 8, khu phố Hưng Thọ, phường Hưng Định, thành phố Thuận An (tỉnh Bình Dương) thì Quang chở con gái đến để nói chuyện về việc không sinh sống cùng nhau nữa và việc nuôi con nhỏ.
Trong lúc nói chuyện, Quang lấy một con dao rồi bất ngờ đâm, chém nhiều nhát vào người chị Duyên, khiến nạn nhân tử vong tại chỗ.
Sau khi gây án, Quang cầm dao và ôm con nhỏ rời khỏi hiện trường rồi vứt dao gây án xuống khu vực Rạch Búng cách hiện trường khoảng 200m.
Ngay khi nhận được tin báo, Cơ quan Cảnh sát điều tra Công an thành phố Thuận An đã huy động lực lượng nhanh chóng bảo vệ hiện trường, phối hợp các đơn vị nghiệp vụ Công an tỉnh tổ chức khám nghiệm hiện trường, khám nghiệm tử thi; đồng thời rà soát, truy xét đối tượng gây án.
Qua xác minh, vận động, đối tượng Quang đã ra đầu thú và khai nhận toàn bộ hành vi phạm tội.