Quá trình điều tra xác định, Hùng là đối tượng không có công ăn việc làm ổn định, nghiện game và sống lang thang ở Hà Nội. Để có tiền “nướng” vào các trò game, Hùng thường đi vay mượn bạn bè, người quen dẫn đến nợ nần không có khả năng chi trả.
Tại cơ quan công an, Hùng khai nhận, bản thân và chị Q. có quan hệ quen biết. Do chị Q. nhiều lần từ chối cho vay tiền và góp ý nên hai người xảy ra mâu thuẫn, cãi nhau, do đó Hùng nghĩ đến việc sát hại nạn nhân rồi tự tử.
Trương Việt Hùng tại cơ quan công an
Nắm được quy luật sinh hoạt của chị Q., khoảng 7h ngày 12/4, Hùng đến chung cư nơi chị Q. sinh sống và chờ ở sảnh. Chờ một lúc, thấy chị Q., đối tượng đã vào đi cùng thang máy xuống hầm để xe. Do Hùng đeo khẩu trang, đứng phía sau lưng chị Q. và cúi mặt xuống nên người phụ nữ không nhận ra. Đến vị trí đỗ ô tô, Hùng đã quàng chị Q. một tay siết cổ, một tay bịt miệng nhằm sát hại nạn nhân…
Sau khi thực hiện hành vi tàn ác, Hùng đã kéo chị Q. nhét vào giữa khe ghế lái và ghế sau xe của chị, lấy áo quấn quanh đầu để không bị phát hiện, rồi lái ô tô này đến chung cư ở phường Ngọc Lâm - nơi chị Q. thường tới tập gym bỏ lại trong hầm để xe.
Trước khi bị bắt giữ, Trương Việt Hùng đã lấy 16 triệu đồng của nạn nhân nạp vào tài khoản chơi game, còn điện thoại của chị Q thì bị Hùng ném xuống sông Hồng phi tang.
Ngày 13/4, Hùng bỏ trốn về Hà Nam và về qua nhà chào mẹ đẻ. Đêm 16/4, Trương Việt Hùng bị tổ công tác Công an quận Long Biên và Phòng Cảnh sát hình sự Công an TP Hà Nội bắt giữ khi đang lang thang trên QL1A. Thời điểm bị bắt giữ, trên người đối tượng còn có 1 túi thuốc chuột với ý định sau khi chào mẹ sẽ trốn đi xa hoặc chết vì biết thế nào cũng sẽ bị bắt.
Trước đó, tối 12/4, Công an phường Bồ Đề, quận Long Biên tiếp nhận tin báo của gia đình chị Q. về việc chị đi khỏi nhà từ 8h cùng ngày nhưng chưa thấy về, gia đình và cơ quan không liên lạc được. Đến 8h ngày 15/4, Công an quận Long Biên phát hiện chị Q. đã tử vong trong ô tô để trong hầm gửi xe chung cư phường Ngọc Lâm, quận Long Biên.