Kết quả điều tra: vào khoảng 15h00 ngày 08/02/2024, sau khi dẫn dụ nạn nhân qua Phòng trọ số 14 với lý do phụ giúp dọn đồ đạc, Nguyễn Đăng Khoa đã khóa cửa phòng trọ, dùng dao đe dọa, uy hiếp nhằm mục đích cướp tài sản; sau đó dùng vũ lực tấn công và sử dụng dao đâm, dẫn đến cái chết của chị Vi Thị Thống. Sau đó tiếp tục thực hiện hành vi hiếp dâm đối với nạn nhân; đồng thời, chiếm đoạt 1 lắc tay và 1 nhẫn trên người, 2 cái nhẫn và 1 sợi dây chuyền vàng, 1 đôi bông tai và 3 triệu đồng.

Đáng chú ý, để che giấu hành vi phạm tội, đối tượng Nguyễn Đăng Khoa đã dùng dao phân tử thi của nạn nhân thành nhiều phần, bỏ vào túi nylon đen, đem đi phi tang tại khu vực bụi cây rậm rạp ven đường nội bộ khu Công nghệ cao Thành phố Thủ Đức (thuộc phường Tăng Nhơn Phú A, thành phố Thủ Đức).

Căn cứ kết quả khám nghiệm hiện trường, khám nghiệm tử thi, kết quả giám định và tài liệu chứng cứ thu thập được; đã có đủ căn cứ và cơ sở khoa học khẳng định đối tượng Nguyễn Đăng Khoa đã thực hiện hành vi cướp tài sản, giết người và hiếp dâm đối với chị Vi Thị Thống vào khoảng 15h00 ngày 08/02/2024 (nhằm ngày 29 Tết nguyên đán).

Ngày 14/02/2024, Cơ quan Cảnh sát điều tra Công an Thành phố Hồ Chí Minh đã ra quyết định khởi tố vụ án, khởi tố bị can, ra lệnh bắt bị can để tạm giam đối với Nguyễn Đăng Khoa về tội “Cướp tài sản”, “Giết người”, “Hiếp dâm”.