Tại cơ quan điều tra, ban đầu, nghi phạm quanh co chối tội, nhưng trước những chứng cứ không thể chối cãi, Quân đã khai nhận hành vi của mình.
Quân khai, sáng 24/4, hắn nảy sinh ý định trộm cắp tài sản nên lẻn vào nhà anh Q. (bố nạn nhân) để ăn trộm. Thấy két sắt ở tầng 2, Quân mở lấy 16 triệu đồng. Khi xuống tầng 1, gặp cháu T., Quân bóp cổ cháu rồi kéo vào phòng tắm và ấn đầu nạn nhân xuống chậu nước.
Thấy cháu T. không còn cử động, Quân chạy ra khỏi nhà rồi về nhà cất giấu số tiền 10 triệu đồng vào hòm tôn trong buồng ngủ của vợ chồng, số tiền còn lại để trong người.
Tiếp đó, hắn thay bộ quần áo mặc trên người cho vào chậu để sát bể nước của gia đình. Xong xuôi, Quân lấy xe máy bỏ đi chơi như chưa có chuyện gì xảy ra.
Trước đó, khoảng 12 giờ ngày 24-4, Công an huyện Ý Yên nhận được tin báo của Công an xã Yên Cường (huyện Ý Yên) cho biết vào lúc 11 giờ 30 phút cùng ngày, cháu K.Q.T. (11 tuổi, học sinh lớp 4; ngụ thôn Trực Mỹ, xã Yên Cường) được phát hiện đã tử vong trong tư thế nằm sấp, mặt úp vào chậu nước trong nhà tắm của gia đình.
Sự việc sau đó được Công an huyện Ý Yên báo cáo Ban Giám đốc Công an tỉnh Nam Định để chỉ đạo, phối hợp với các phòng, ban khám nghiệm hiện trường, khám nghiệm tử thi, đồng thời huy động lực lượng khẩn trương củng cố tài liệu chứng cứ làm rõ vụ việc.
Căn cứ tài liệu ban đầu, Công an huyện Ý Yên thấy nổi lên nghi phạm Nguyễn Văn Quân có biểu hiện nghi vấn liên quan đến cái chết của cháu T. nên đã triệu tập đấu tranh.
