Sau khi nghị án, Hội đồng xét xử đã tuyên phạt Phạm Kim Phê 9 năm tù về tội hiếp dâm người dưới 16 tuổi (quy định tại Điều 142, Bộ luật Hình sự năm 2015) và tử hình về tội giết người (quy định tại Điều 123, Bộ luật Hình sự năm 2015). Tổng hợp hình phạt, bị cáo Phê phải nhận là tử hình.
Theo cáo trạng, vào khoảng 19 giờ ngày 17/6/2020, Phạm Kim Phê cùng Trần Phúc Hạnh, Nguyễn Tấn Đạt, Nguyễn Tấn Phúc, Nguyễn Phương Ngọc Ánh (cùng trú xã An Ninh Tây, huyện Tuy An) và Đ.T.K.H (sinh năm 2007, trú ở xã An Ninh Đông, huyện Tuy An) rủ nhau đến khu vực gành Đá đĩa chơi.
Đến khoảng 23 giờ cùng ngày, Phạm Kim Phê chở Đ.T.K.H về nhà trên tuyến giao thông liên xã. Trên đường đi, Phê mưu tính giao cấu với H nên tăng tốc xe máy chạy về phía rừng phi lao phía đông cầu An Hải, thuộc địa phận thôn Phú Sơn, xã An Ninh Đông, huyện Tuy An để tâm sự.
Trong lúc Đ.T.K.H đang ngồi bấm điện thoại thì Phê giở trò sàm sỡ, H vùng vẫy đồng thời điện thoại cho chị ruột là Đ.T.T.Q (sinh năm 1999, trú ở xã Xuân Hải, thị xã Sông Cầu) kêu cứu nhưng bị Phê lớn tiếng đe dọa, sát hại rồi giật lấy điện thoại ném về phía cửa sông Lễ Thịnh. Phê đè nạn nhân xuống bãi cát rồi dùng hay tay siết cổ nạn nhân đến khi nạn nhân bất động rồi giở trò đồi bại. Sau đó, Phê dùng tay bới hố cát vùi xác nạn nhân rồi rời khỏi hiện trường về nhà.
Sau khi nhận được tin báo từ gia đình nạn nhân, Công an huyện Tuy An triển khai các biện pháp nghiệp vụ truy nóng nhiều giờ, xác định hung thủ gây án là Phạm Kim Phê và đã ra lệnh bắt khẩn cấp trong ngày 19/6/2020. Trung tâm giám định pháp y tỉnh Phú Yên, nguyên nhân nạn nhân Đ.T.K.H tử vong do ngạt cơ học.
