Khoảng 18 giờ 30 ngày 1-2, Phương gọi điện thoại cho chị H. đến phòng trọ tại ấp Mỹ Tân, xã Mỹ Xuân để “tâm sự”. Sau khi “tâm sự” xong, Phương và chị H. vào nhà vệ sinh tắm. Khi chị H. ra, Phương dùng ống tuýp sắt đánh vào cổ làm chị H. bất tỉnh, rồi mở cốp xe của chị H. lục tìm tài sản và lấy 120.000 đồng trong ví, 1 điện thoại di động và lấy xe máy của chị này đi uống cà phê, chơi game bắn cá.
Đến 2 giờ sáng 2-2, Phương quay về thì thấy chị H. vẫn còn thở, Phương dùng ống tuýp sắt đánh liên tiếp vào người chị H., dùng dây giày trói tay lại và tháo trang sức ra khỏi người nạn nhân mang đi vứt bỏ. Phương lấy băng keo quấn quanh miệng cho đến khi nạn nhân ngừng thở. Sau đó, Phương bỏ xác nạn nhân vào bao tải chở đến vứt tại một khu đất trống thuộc ấp 1, xã Phước Bình, huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai.
Chiều cùng ngày, Phương đem điện thoại di động của chị H. bán được 1,1 triệu đồng và cầm xe máy được 9 triệu đồng dùng trả nợ, tiêu xài hết.
Ngày 6-2 người dân phát hiện xác của chị H. tại khu đất trống nên trình báo cho cơ quan công an. Nhờ một chiếc bông tai và hình xăm hoa hồng phía sau lưng, công an đã ra thông báo truy tìm tung tích nạn nhân. Điều tra các mối quan hệ của chị H., công an đã đủ chứng cứ để xác định Phương là hung thủ và bắt giữ khi Phương đang làm việc tại một công ty tại huyện Tân Thành.
Sau khi Phương bị bắt, mẹ của Phương có đơn cho rằng trước đó bị can bị tai nạn giao thông, có nhiều biểu hiện bất thường nên yêu cầu giám định tâm thần.
Kết luận giám định pháp y tâm thần của Trung tâm Pháp y Tâm thần khu vực TPHCM về y học, Phương bị hạn chế khả năng nhận thức và điều khiển hành vi.