Theo đó, Thủ tướng Nguyễn Xuân Phúc đã yêu cầu Bộ Công an cũng như đề nghị VKSND Tối cao và TAND Tối cao chỉ đạo các cơ quan tiến hành tố tụng tỉnh Điện Biện khẩn trương điều tra, truy tố và sớm đưa các đối tượng phạm tội ra xét xử, áp dụng hình phạt nghiêm khắc nhất theo quy định của pháp luật để trừng trị loại tội phạm dã man, đặc biệt nghiêm trọng này.
Vụ án mạng đau lòng trên xảy ra chiều 4/2 (30 Tết), khi Cao Thị Mỹ Duyên lái xe máy mang 13 con gà đi bán cho một người đàn ông mua hàng qua điện thoại. Tối hôm đó, nữ sinh đang theo học trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên mất tích nên gia đình trình báo cảnh sát.
Sáng 7/2, thi thể cô gái được phát hiện tại khu vực chăn nuôi của căn nhà hoang ở xã Thanh Nưa, huyện Điện Biên. Lúc này, nạn nhân chỉ mặc áo thu đông, toàn bộ tài sản bị mất.
Kết quả khám nghiệm xác định nữ sinh 22 tuổi tử vong do bị siết cổ. Ngày 10/2, sau 72 giờ truy xét, Công an tỉnh Điện Biên bắt Vương Văn Hùng (35 tuổi, người địa phương). Ban đầu, Hùng khai gây án một mình. Tuy nhiên, sau khi cảnh sát thu được mẫu máu của nạn nhân trên xe tải của Bùi Văn Công (ở gần nơi phát hiện thi thể nạn nhân), Hùng thay đổi lời khai, nói Công là đồng phạm.
Ngày 17/2, cơ quan chức năng khai quật tử thi Cao Thị Mỹ Duyên để tái khám nghiệm nhằm làm rõ một số tình tiết. Cùng ngày, cơ quan điều tra bắt thêm 4 người liên quan vụ án là Bùi Văn Công, Phạm Văn Nhiệm, Lường Văn Hùng và Lường Văn Lả.
Theo khai nhận ban đầu, Công chủ mưu bàn bạc với Vương Văn Hùng về việc cướp tài sản, hiếp dâm Cao Thị Mỹ Duyên. Sau khi được Công chỉ mặt, Hùng giả khách mua gà để dụ nạn nhân đến căn nhà hoang ở gần đồi Độc Lập.
Sau khi dùng côn siết cổ, Hùng gội Công và Phạm Văn Nhiệm đến thay nhau hiếp dâm cô gái. Cao Mỹ Duyên sau bị nhốt trong thùng xe tải của Công. Hùng lấy toàn bộ tài sản của nạn nhân rồi chờ qua giao thừa mang vứt bỏ xe máy.
Ngày 6/2, Lường Văn Hùng và Lường Văn Lả đến nhà Công chơi rồi lên ôtô hiếp dâm nạn nhân. Sau đó, nhóm này bàn cách giết nạn nhân để bịt đầu mối. Khuya hôm đó, Công dùng côn siết cổ khiến nạn nhân tử vong ở nghĩa trang trước khi đưa xác đến căn nhà hoang ở gần nhà.
Với những chứng cứ có được, cơ quan điều tra đã khởi tố cả 5 nghi can này về các tội danh: Giết người, Cướp tài sản, Hiếp dâm, Bắt giữ người trái pháp luật và Tàng trữ trái phép chất ma túy.
