Khu vực xảy ra vụ việc được phong tỏa để khám nghiệm hiện trường.
Qua quá trình điều tra Cơ quan Cảnh sát điều tra đã xác định Phạm Kim Phê có liên quan đến vụ việc bé gái 13 tuổi bị giết và chôn giấu thi thể ở rừng dương (phi lao) thôn Phú Sơn, xã An Ninh Đông, huyện Tuy An.
Cụ thể, sau khi nhận được tin báo của gia đình về việc em Đỗ Thị Kim H (sinh năm 2007) đi chơi với bạn từ tối 17/6/2020 chưa về và gia đình nghi là em bị bắt cóc, Công an huyện Tuy An đã xác lập chuyên án truy tìm nạn nhân. Ngày 19/6, Công an huyện Tuy An làm rõ một số đầu mối và bạn bè có quan hệ với bị hại, trong đó nổi lên nhóm bạn gồm 6 người cùng đi chơi với H tối 17/6. Phạm Kim Phê (sinh năm 2002, trú tại thôn Hòa Hậu, xã An Thạch, huyện Tuy An) thuộc nhóm 6 người nói trên có nhiều biểu hiện đáng ngờ.
Phạm Kim Phê khai nhận, sau khi đi chơi, Phê nói là đưa H về nhà nhưng lại chở đến rừng dương thôn Phú Sơn thuộc xã An Ninh Đông. Tại đây Phê sát hại H và chôn xác. Đến khoảng 10 giờ ngày 21/6, lực lượng chức năng đã phát hiện thi thể của nạn nhân.
Sau khi hoàn thành các thủ tục khám nghiệm hiện trường, khám nghiệm tử thi, lực lượng chức năng đã bàn giao thi thể nạn nhân Đỗ Thị Kim H cho gia đình để mai táng theo phong tục địa phương.
Vụ việc đang được mở rộng điều tra để làm rõ mục đích giết người và khả năng hung thủ có đồng phạm.
Trước đó, TTXVN đã thông tin về việc Công an tỉnh Phú Yên đang phối hợp với các cơ quan liên quan để điều tra nguyên nhân khiến một bé gái tử vong tại rừng dương thôn Phú Sơn. Theo xác định ban đầu, thi thể này có liên quan đến việc một gia đình trước đó đã trình báo con gái mất tích.