Quá trình điều tra xác định, đầu năm 2014, Tú và chị B. có mối quan hệ tình cảm yêu đương. Đến tháng 11/2014, cả 2 xảy ra mâu thuẫn nên chị B. đòi chia tay.
Tối 10/11/2014, chị B. đến nhà trọ của Tú trên đường 102 (khu phố 7, phường Tăng Nhơn Phú A, quận 9) chơi thì cả 2 tiếp tục xảy ra mâu thuẫn. Bất ngờ, Tú lấy cây sắt đập 3 nhát vào đầu làm chị B. tử vong tại chỗ.
Sau khi gây án, Tú lột sạch nữ trang trên người nạn nhân rồi để xác người tình trong nhà.
Hai ngày sau, Tú chở xác chị B. ra một bụi chuối ven đường cách nhà mình khoảng 200 mét rồi dùng xăng đốt để phi tang.
Lúc này, người dân đi ngang qua phát hiện một phần cơ thể bị cháy nên đã tri hô và báo công an.
Vào cuộc điều tra, Công an quận 9 và Phòng Cảnh sát điều tra tội phạm về trật tự xã hội (PC45) - Công an TPHCM xác định, Đỗ Thanh Tú chính là nghi phạm nên bắt giữ để điều tra.
