Nhận được tin báo, Công an Bình Định xác định đây là vụ bắt cóc trẻ em. Lãnh đạo Công an Bình Định huy động các lực lượng rà soát đối tượng cũng như làm rõ các mâu thuẫn của gia đình nạn nhân nhưng không nổi lên mâu thuẫn nào đặc biệt. Đối tượng mà Cơ quan Công an đặt nhiều nghi vấn là Đặng Văn Cửu bởi lời khai của Cửu không đồng nhất. 

Tại cơ quan Công an, Cửu khai nhận là Cửu làm nhân viên cho khách sạn anh Nguyễn Việt Cường – cha cháu bé. Thế nhưng thường xuyên bị anh Cường chửi mắng nên Cửu rất bực tức, thấy mình bị xúc phạm nên nghĩ cách trả thù anh Cường bằng việc bắt cháu Dũng bỏ ở bãi tắm Hoàng hậu (khu du lịch Ghềnh Ráng – TP Quy Nhơn). Giờ cháu Dũng ở đâu, ra sao thì y không biết. 

Theo khai nhận của Cửu thì y đã chuẩn bị khá kỹ khi ra tay với cháu bé đáng thương này để trả thù vì Cửu hận anh Cường cha cháu Dũng thường xuyên la mắng Cửu. 

Cụ thể, chiều 11/11/2011, Cửu mượn xe mô tô biển số 16K6-2372 của chị Nguyễn Linh Tâm (SN 1976, là lễ tân cùng làm chung với Cửu ở khách sạn Tân Yến) để đi mua 2 sim điện thoại tại 1 tiệm điện thoại trên đường Nguyễn Thái Học- TP Quy Nhơn. 

Lúc này chị Tâm nhắn tin cho Cửu nhờ đi đón cháu Nguyễn Việt Dũng. Khoảng 16h30, Cửu đến trường tiểu học Ngô Mây chờ Dũng tan học, đón Dũng về. Trên đường chở Dũng về nhà Cửu chở vào khu du lịch Ghềnh Ráng dẫn đến nơi khá vắng vẻ, xung quanh cấy cối um tùm, không ai nhìn thấy và trói cháu Dũng lại. 

Đúng lúc này, Cửu nghe người nhà anh Cường gọi giục sao không thấy đón cháu Dũng về, y trả lời đã có ai đón cháu rồi. Cháu Dũng thấy vậy bung được dây trói chạy trốn. Cửu bắt lại trói tiếp rồi lấy đá đập vào đầu cháu Dũng rồi hất cháu Dũng xuống hố rồi trở về nhà anh Cường như không có gì xảy ra. 

Ngày 27/2/2012, TAND tỉnh Bình Định đã tuyên phạt Đặng Văn Cửu, mức án chung thân về tội giết người.