Quá trình khám xét, lực lượng chức năng đã phát hiện dưới hầm cầu có một bộ xương người, 1 dao Thái Lan kích thước dài 29cm, chỗ lưỡi rộng nhất 5cm, 1 liềm sắt, 1 vòi tắm hoa sen, 1 quần dài nam, 1 bộ quần áo và 1 áo khoác nữ.
Bộ xương người đã phân hủy hoàn toàn; xương sọ bị vỡ thành nhiều mảnh, có dấu vết băm chém; xương cánh tay trái có vết chém, nhưng không đứt lìa.
Sau khi khám xét, cơ quan chức năng đã tiến hành khám nghiệm, thu giữ mẫu vật phục vụ giám định ADN.
Tại cơ quan điều tra, Hoàng khai nhận vào cách đây khoảng 4-5 năm, cả hai vợ chồng đều làm thợ hồ. Do thấy vợ mình có quan hệ tình cảm với một người khác cũng làm nghề thợ hồ nên hai vợ chồng xảy ra cãi vã.
Chị Thuận dùng gậy đánh Hoàng, Hoàng vớ được cái cây đánh vào đầu khiến chị Thuận ngất xỉu.
Khi biết vợ tắt thở, Hoàng liền dùng liềm cắt thi thể ra thành từng khúc, sau đó ném từng bộ phận xuống bồn cầu, Hoàng ném cả bộ quần áo dính máu và chiếc liềm xuống dưới.
Để tránh bị phát hiện, Hoàng không tới ăn đám giỗ bên ngoại và nói với gia đình ngoại rằng vợ đã bỏ đi với người khác.
Hoàng nói lý do đến tận 5 năm sau mới ra đầu thú vì trong quãng thời gian vợ chết, con còn nhỏ nên thương con muốn ở lại chăm sóc cho con lớn. Hoàng bật khóc khi nhắc đến con và mong được hưởng khoan hồng để sớm được trở về với con.
Trước đó, ngày 14-3, bà Phan Thị Minh (chị gái của nạn nhân) đến Cơ quan CSĐT Công an huyện Đất Đỏ trình báo và yêu cầu xác minh em gái bị mất tích, nghi vấn bị giết.
Cơ quan CSĐT Công an huyện Đất Đỏ tiến hành xác minh, triệu tập Nguyễn Trung Hoàng để lấy lời khai. Đến ngày 10-5, Hoàng thú nhận đã giết chết vợ sau đó phi tang xác chết.