Tại Cơ quan Công an, bước đầu Nguyễn Phương Đại khai nhận, trưa 25/9, Đại chạy xe mô tô đến nhà chị H.T.M để đòi số tiền 20 triệu đồng do chị M mượn của mình trước đó. Tại đây, giữa hai người xảy ra mâu thuẫn; Đại dùng tay siết cổ và dùng chân đè chị M ngã xuống đất. Sau đó, đối tượng lấy con dao để ở cửa nhà bếp đâm hai nhát vào lưng chị M, làm chị tử vong tại hiện trường.
Sau khi gây án, Nguyễn Phương Đại đã bỏ trốn. Nhận được tin báo, lực lượng Công an đã nhanh chóng có mặt tại hiện trường, tiến hành xác minh, điều tra. Kết quả đã xác định Nguyễn Phương Đại chính là nghi phạm của vụ án nên tiến hành truy bắt. Đến chiều 27/9, trước sự truy bắt gắt gao của Cơ quan Công an, Nguyễn Phương Đại đã đến cơ quan Công an đầu thú.