Từ những thông tin trình báo của Quân, Công an quận Kiến An đã tiến hành ra soát và phát hiện tại khu vực sườn dốc xuống nghĩa trang Cựu Viên (đồi Thiên Văn) một xác chết nữ giới đang trong thời kỳ phân hủy.
Tiến hành khám nghiệm tử thi kết hợp với thông tin trình báo của Quân, lực lượng công anh nhanh chóng xác định được nạn nhân chính là Phạm Thị Thu Trang (sinh năm 1988, ở phố Mới, xã Tân Dương, huyện Thủy Nguyên, Hải Phòng rồi bỏ lại xác trên đồi Thiên Văn, quận Kiến An) là người yêu của Quân.
Tại cơ quan Công an, bước đầu Quân khai nhận: Từ năm 2008, Quân có quen biết và quan hệ yêu đương với Trang. Đến sáng 1/5, Quân đến nhà rủ bạn gái đi chơi, sau đó chở thẳng Trang từ nhà sang Kiến An lên đồi Thiên Văn ngồi tâm sự. Trong lúc chuyện trò thì xảy ra việc cãi vã. Quân đã chủ động làm lành nhưng Trang không nghe.
Bực mình, Quân liền mở cốp xe máy lấy ra 5 vỉ thuốc ngủ loại 10 viên/vỉ dọa nếu người yêu không nghe lời sẽ uống thuốc ngủ tự tử. Thấy vậy Trang can ngăn nên Quân đã nguôi cơn giận. Tuy nhiên, sau đó Trang vẫn tỏ ra lạnh lùng với người yêu.
Không kìm chế được, Quân mở cốp lấy ra một con dao nhọn lao tới đâm nhiều nhát vào bụng và ngực người yêu. Trong lúc vật lộn, Quân và Trang ôm nhau trượt xuống dưới sườn dốc. Đến khi cả 2 bị dắt lại vào một gốc cây, Quân vùng dậy dùng dao đâm liên tiếp 5 - 6 phát nữa, tổng cộng khoảng 12 vết thương sâu, cho đến lúc Trang thoi thóp Quân mới dừng lại.
Sau khi ra tay sát hại người yêu, Quân lạnh lùng cho dao vào cốp xe máy phóng về một nhà nghỉ tại xã An Đồng, huyện An Dương thuê phòng, ý định tự tử. Trước khi về đến nhà nghỉ, Quân đã mua thêm một hộp dao lam với mục đích sau khi uống thuốc ngủ sẽ cắt ven tay để chết cùng người yêu. Khi về đến nhà nghỉ, Quân uống hết toàn bộ 5 vỉ thuốc ngủ rồi dùng dao cắt đứt 2 bên ven tay nhưng vẫn không chết.
Vẫn với ý định quyên sinh, hôm sau (2/5), Quân rời nhà nghỉ đi ra ngoài đi mua thuốc chuột nhưng không mua được. Sau đó y quay về nhà nghỉ và gọi điện cho cơ quan Công an xin được tự thú.
