Căn cứ tài liệu điều tra ban đầu và lời khai nhận của các đối tượng, Cơ quan Cảnh sát điều tra Công an Thành phố đã ra Quyết định khởi tố vụ án hình sự, khởi tố bị can, lệnh giữ người trong trường hợp khẩn cấp, lệnh bắt người bị giữ trong trường hợp khẩn cấp, quyết định tạm giữ hình sự đối với đối tượng Nguyễn Trung Huyên về hành vi giết người, theo điều 123 Bộ Luật Hình sự.
Tại cơ quan công an, bước đầu Nguyễn Trung Huyên đã thừa nhận toàn bộ hành vi phạm tội. Theo đó, Hắn khai nhận đã đánh đập, hành hạ, đóng đinh vào đầu cháu N.Đ.A. khiến bé 4 lần nhập viện do ngộ độc thuốc diệt cỏ, gãy tay, nuốt dị vật là đinh và đau tai, nôn mửa.