Theo thông tin ban đầu, Sỹ từng cúng giúp cho gia đình chị Hiên và có vay chị Hiên khoảng vài chục triệu đồng để mở cửa hàng bán đồ thờ cúng. Khoảng 20h ngày 31/8, Sỹ gọi chị Hiên đến nhà để trả tiền. Chị Hiên nhờ một người bạn tên Ly đi cùng xe máy vào nhà Sỹ. Khi đến gần nhà, chị Hiên để Ly ở ngoài rồi một mình vào nhà Sỹ. Một lúc sau, Sỹ đi ra nói với Ly rằng Hiên đang nói chuyện với bố mẹ Sỹ và Sỹ đề nghị chở Ly đi một vòng quanh xóm. Đi mãi không thấy trở về, Ly nghi có chuyện liền lên tiếng. Sỹ liền dừng xe, lấy tay bóp cổ Ly nhưng cô chạy thoát được về báo với gia đình và cơ quan chức năng. Rạng sáng 2/9, Công an quận Bắc Từ Liêm (Hà Nội) đã tạm giữ đối tượng Sỹ để điều tra.
Sỹ khai đã sát hại Hiên và vứt xác xuống Cống Chèm, phường Thụy Phương, quận Bắc Từ Liêm. Công an và gia đình đã thuê thợ lặn tìm kiếm nhưng không có kết quả. Tuy nhiên, người dân phát hiện trong vườn ngay cạnh nhà Lê Tiến Sỹ có mùi hôi thối nồng nặc liền ra tìm và phát hiện thi thể nạn nhân Hiên vào chiều 3/9. Đến hơn 20h, lực lượng chức năng đã hoàn tất việc khám nghiệm tử thi và hiện trường, bàn giao thi thể cho gia đình mai táng.
