Tối 15/6, Công an tỉnh Bình Dương thông báo rằng sau khi thu thập các bằng chứng tại hiện trường, họ đã xác định được nguyên nhân của vụ án. Theo đó, ông T.C.T (44 tuổi, quê Quảng Trị) đã sử dụng cây cơ bida để đánh vào vùng cổ phải và vùng gáy của bà L.H.O (37 tuổi, quê Cà Mau) do mâu thuẫn trong sinh hoạt, khiến nạn nhân bất động. Sau khi phát hiện bà O. đã tử vong, ông T đã đặt thi thể nạn nhân lên giường và sau đó sử dụng sợi dây treo cổ để tự tử trong phòng trọ. Trước khi xảy ra sự việc, hai người này đã sống chung như vợ chồng và hàng xóm đã nghe thấy tiếng cãi nhau giữa họ.
Công an đã tiến hành khám nghiệm hiện trường vụ việc. Trước đó, vào khoảng 12h trưa ngày 12/6, người dân phát hiện một đôi nam nữ đã tử vong tại một căn phòng trọ nằm trên địa bàn khu phố 6 (phường Phú Lợi, TP Thủ Dầu Một, Bình Dương). Ngay sau khi nhận được thông tin, Công an TP Thủ Dầu Một đã có mặt để phong tỏa hiện trường và tiến hành lấy lời khai của nhân chứng.
Tại hiện trường, công an phát hiện có cây cơ bida, vùng cổ và gáy của nữ nạn nhân bị bầm tím.