Đến thời điểm hiện tại, Cơ quan Cảnh sát điều tra thuộc Công an tỉnh Điện Biên đã bắt giữ Vương Văn Hùng (sinh năm 1984, trú tại khối Tân Thủy, huyện Tuần Giáo, tỉnh Điện Biên). Vương Văn Hùng được xác định là đối tượng liên quan trực tiếp đến cái chết của nạn nhân Cao Mỹ Duyên (sinh năm 1997, trú tại xã Thanh Hưng, huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên).
Ngoài ra, cơ quan điều tra cũng đã tạm giữ Bùi Văn Công, (trú tại xã Thanh Nưa, huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên), có nhà ở gần nơi phát hiện thi thể nạn nhân. Bùi Văn Công cũng là chủ chiếc xe tải mà cơ quan công an phát hiện có dính vết máu của nạn nhân Cao Mỹ Duyên.
Đại tá Tráng A Tủa cho biết: Vương Văn Hùng đã khai ra Bùi Văn Công là đồng phạm trong việc sát hại nạn nhân Cao Mỹ Duyên. Tuy nhiên, đến thời điểm hiện tại, đối tượng Bùi Văn Công vẫn chưa khai nhận hành vi phạm tội. Bởi vậy cơ quan công an vẫn đang điều tra bằng các chứng cứ khoa học để chứng minh Bùi Văn Công có phải là đồng phạm của vụ án hay không.
Theo Đại tá Tráng A Tủa, các đối tượng đều từng có tiền án tiền sự, riêng Vương Văn Hùng đã có ba tiền án; Bùi Văn Công cũng là người nghiện ma túy và có nhiều vi phạm pháp luật. Trong quá trình điều tra, các đối tượng có thái độ ngoan cố, quanh co, chối tội.
Trong việc thực hiện hành vi phạm tội, các đối tượng cũng đã có sự chuẩn bị kỹ càng, việc che giấu hành vi phạm tội rất tinh vi và đã được tính toán từ trước. Đối tượng đã dùng sim rác để gọi cho nạn nhân, sau đó vứt bỏ để tránh sự truy tìm của cơ quan điều tra.
Các tang vật của vụ án cũng bị các đối tượng cất giấu ở nhiều hiện trường khác nhau, nơi phát hiện thi thể nạn nhân Cao Mỹ Duyên không phải là hiện trường thực hiện hành vi sát hại; sau khi phạm tội chúng đã rửa xe máy của nạn nhân để xóa dấu vết và để ở một nơi khác; các vật chứng như lồng tre đựng gà, quần của nạn nhân lại được đối tượng vứt ở nơi xa… Điều này gây nhiều khó khăn cho việc tìm kiếm vật chứng của cơ quan điều tra. Hiện nay vẫn chưa tìm được chiếc áo khoác và đôi giày của nạn nhân.
Đại tá Tráng A Tủa cũng tiết lộ, Vương Văn Hùng khai có ý định giết nữ sinh Cao Mỹ Duyên từ 2/2 (tức 28 Tết). Nhưng hôm đó và ngày kế tiếp, Hùng không gặp nạn nhân ở chợ nên phải tiếp cận vào chiều 30 Tết. Tuy nhiên, Ban chuyên án cho rằng đây chỉ là lời khai ban đầu của Vương Văn Hùng, cơ quan điều tra sẽ làm rõ các tình tiết liên quan để xác định lời khai này.
Về nghi vấn cho rằng nạn nhân Cao Mỹ Duyên có thể bị hiếp dâm, theo Đại tá Tráng A Tủa, Ban chuyên án không loại trừ khả năng này. Tuy nhiên, đến thời điểm hiện tại vẫn chưa có căn cứ để khẳng định và phải chờ các kết quả giám định, điều tra mở rộng.
Lãnh đạo Công an tỉnh Điện Biên cho biết: Cơ quan công an vẫn đang tiếp tục điều tra mở rộng vụ án, rà soát tất cả các đối tượng có liên quan, bằng các nguồn chứng cứ khoa học để chứng minh hành vi phạm tội của các đối tượng.
Như tin TTXVN đã đưa, khoảng 18 giờ 30 phút ngày 4/2 (tức 30 Tết Kỷ Hợi), Cao Mỹ Duyên bị mất tích khi đi giao gà cho một khách lạ tại khu vực C13, phường Thanh Trường, thành phố Điện Biên Phủ, tỉnh Điện Biên. Sau khi Cao Mỹ Duyên đi khoảng hai tiếng, gia đình đã nhiều lần gọi điện nhưng không được nên đã đến Cơ quan công an trình báo.
Sau khi nhận được tin báo, Ban Giám đốc Công an tỉnh Điện Biên đã chỉ đạo các đơn vị nghiệp vụ Công an tỉnh và Công an các huyện, thành phố tổ chức truy tìm. Đến 10 giờ 30 phút ngày 7/2 (tức mùng 3 Tết), lực lượng điều tra phát hiện thi thể nạn nhân Cao Mỹ Duyên tại ngôi nhà hoang tại khu vực Đội 11, xã Thanh Nưa, huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên. Qua khám nghiệm hiện trường, khám nghiệm tử thi, Cơ quan công an xác định nạn nhân Cao Mỹ Duyên chết do bị siết cổ.
Xác định đây là vụ án đặc biệt nghiêm trọng gây chấn động dư luận, Công an tỉnh Điện Biên đã xác lập chuyên án, tập trung lực lượng phối hợp với lực lượng Bộ Công an khẩn trương tiến hành điều tra làm rõ. Đến ngày 10/2, Công an tỉnh Điện Biên đã bắt giữ Vương Văn Hùng. Bước đầu Vương Văn Hùng khai nhận đã giết nạn nhân để cướp tài sản. Lực lượng Công an đã thu giữ nhiều vật chứng gồm một xe máy, thẻ ATM của nạn nhân; một giấy Đăng ký xe máy, tám con gà sống, một lồng gà và nhiều vật chứng khác có liên quan được đối tượng phạm tội cất giấu tại nhiều nơi.
Đấu tranh mở rộng vụ án, ngày 11/2, cơ quan Cảnh sát điều tra tiếp tục khám xét khẩn cấp nhà của Vương Văn Nghĩa, cậu ruột của Vương Văn Hùng, tại Đội 16, xã Noong Hẹt, huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên (đây là nơi Hùng cư trú từ ngày 2/2/2019 đến khi bị bắt). Tiếp đó, Ban chuyên án đã tạm giữ đối tượng Bùi Văn Công để tiến hành điều tra làm rõ do phát hiện trên xe tải của đối tượng này có vết máu trùng khớp với nhóm máu của nạn nhân.