Đêm 30 Tết Kỷ Hợi 2019, sau khi thấy con gái là Cao Mỹ D. mang 13 con gà đi giao cho khách mua, không thấy về, gia đình đã trình báo với lực lượng công an.
Lúc đó, Công an thành phố Điện Biên Phủ đã cử một tổ công tác thuộc Đội Cảnh sát hình sự, Công an 3 phường (Mường Thanh, Thanh Bình, Thanh Trường) lần theo cung đường từ điểm bán gà của gia đình cô gái đến địa chỉ người đàn ông đặt mua hàng.
Cùng với công an, tổ bảo vệ dân phố của 3 phường trên cùng với gần 300 lượt người phối hợp với gia đình cô gái rà soát khu trọ, 91 nhà nghỉ, khách sạn, kho bãi, nhà hoang nhưng không thấy tung tích của D.
Thời điểm này, Ban giám đốc Công an tỉnh Điện Biên cũng chỉ đạo lực lượng Cảnh sát giao thông trên toàn tuyến để truy tìm việc D. có đi xe máy khỏi địa bàn hay không, hoặc có ai đi xe của cô gái này hay không. Song lực lượng chức năng cũng chưa thu được manh mối nào.
Từ đêm 30 đến rạng sáng mùng 1 Tết, việc truy tìm, rà soát tại 3 phường trên không có kết quả, các lực lượng chức năng tiếp tục tìm kiếm ở các phường: Mường Thanh, Nam Thanh, Nong Bua, Tân Thanh, Him Lam, Thanh Bình, Thanh Trường và 2 xã Thanh Minh và Tà Lèng. Không chỉ rà soát các khách sạn, nhà hàng mà cả khách lưu trú tại các nhà dân, các kho bãi…
Cũng ngay trong ngày mùng 1 Tết, Công an thành phố đã rà soát 250 đối tượng trong diện quản lý, làm bản ảnh nhận dạng các đối tượng nghi vấn trong diện quản lý cho người nhà thiếu nữ này nhận diện. Sau đó, công an đã ra thông báo truy tìm người mất tích và những đồ dùng liên quan đến D.
Cùng với đó, hơn 7.150 tờ rơi được phát tới các hộ gia đình trên toàn địa bàn 6 xã, thuộc huyện Điện Biên. Khoảng 10h30 ngày 7.2.2019 (tức mùng 3 Tết), người dân đã phát hiện xác D. tại ngôi nhà bỏ thuộc xã Thanh Nưa, huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên. Cơ quan chức năng xác định, nạn nhân tử vong do bị siết cổ, ngạt cơ học.
Đại tá Phạm Văn Tám (Phó Cục trưởng Cục Cảnh sát hình sự, Bộ Công an) cho biết, đây là vụ án đặc biệt nghiêm trọng, các điều tra viên gặp nhiều khó khăn khi không được tiếp cận hiện trường đầu tiên nên nhiều dấu vết quan trọng có thể bị bỏ sót.
Cũng theo đại tá Tám, vụ án xảy ra một thời gian mới phát hiện thi thể nạn nhân bởi vậy những dấu vết sinh học quan trọng sẽ mất dần theo thời gian, gây khó cho công tác điều tra. Vụ án lại xảy ra vào đêm 30 Tết và gia đình chỉ trình báo rằng nạn nhân bị mất tích "rất chung chung như nhiều vụ khác".
Tuy nhiên, công an địa phương đã vào cuộc quyết liệt ngay từ đầu, truy tìm các địa bàn, phát tờ rơi đề nghị tố giác tội phạm và đón lõng ở khu vực biên giới.
Ngày 10.2.2019, sau 3 ngày phát hiện thi thể D., lực lượng phá án đã bắt giữ đối tượng Vương Văn Hùng. Tên này khai sát hại nạn nhân để cướp tài sản.
Tuy nhiên, căn cứ kết quả đấu và chứng cứ thu thập được, ngày 17.2.2019, cơ quan công an bắt tiếp và khởi tố Bùi Văn Công, Phạm Văn Nhiệm, Lường Văn Hùng, Lường Văn Lả về các tội Giết người, Hiếp dâm, Bắt cóc nhằm chiếm đoạt tài sản, Tàng trữ trái phép chất ma túy.
Sau hơn một tháng điều tra, Công an Điện Biên mới lần lượt khởi tố, bắt giam tổng cộng 9 người. Bốn bị can bị bắt giữ sau đó là Vì Văn Toán (được xác định chủ mưu), Phạm Văn Dũng (anh trai Phạm Văn Nhiệm), Bùi Thị Kim Thu (vợ của Bùi Văn Công) và Cầm Văn Chương.
Gần cuối tháng 12.2019, Tòa án Nhân dân tỉnh Điện Biên đã đưa nhóm trên ra xét xử. Nguyên nhân vụ án được tòa xác định từ lời khai của các bị cáo: Toán cho rằng bán ma túy cho Trần Thị Hiền (mẹ của nạn nhân) và không đòi được số tiền 300 triệu đồng. Toán đã cùng Công, Vương Văn Hùng lên kế hoạch bắt cóc D. để ép bà Hiền trả nợ.
Nhóm Công đã bắt giữ cô gái và thay nhau xâm hại cưỡng bức, trước khi sát hại nạn nhân, phi tang thi thể ở ngôi nhà hoang. Với tội ác này, tòa đã tuyên phạt 6 án tử hình đối với 6 bị cáo, và đề nghị khởi tố thêm tội danh Che giấu tội phạm với Thu.
