Theo thông tin ban đầu, giữa Đoàn và chị Trần Thị L (SN 1996, ngụ tỉnh Quảng Bình, tạm trú quận Gò Vấp) từng có mối quan hệ tình cảm nam – nữ. Theo lời khai của Đoàn, gần đây chị L. bất ngờ nói lời chia tay và thông báo với Đoàn là sẽ quen với bạn trai khác. Đoàn không chấp nhận nên hẹn chị L. nói chuyện cho rõ ràng.
18 giờ chiều 30.4 chị L. đi cùng bạn tên T. đến điểm hẹn ờ đường Phạm Huy Thông, phường 7, quận Gò Vấp, còn Đoàn đi với người bạn tên Đ đến. Nói chuyện chừng một giờ sau thì Đ. bỏ về trước.
Trong lúc nói về mối quan hệ thì khoảng 20 giờ đêm giữa Đoàn và chị L. xảy ra cự cãi gay gắt.
Giận dỗi, chị L. đứng lên bỏ chạy. Đoàn đuổi theo khoảng 10m, ôm chặt được chị L. Bất ngờ Đoàn rút một con dao có sẵn từ trong người ra, tấn công, đâm 10 nhát làm chị L. trọng thương. Chị L. vùng vẫy thoát được, chạy về hướng chị T. nhưng chạy được 1 mét thì gục xuống đường. Sau khi gây án, Đoàn cầm dao bỏ chạy.
Chị T. đã hô hoán, nhờ người đi đường đưa chị L. lên taxi đến Bệnh viện Quân y 175 cấp cứu nhưng nạn nhân đã tử vong.
Riêng Đoàn, sau khi đâm gục người yêu đã cầm dao chạy bộ khoảng 300m thì gặp xe ôm, yêu cầu chở về cầu Bình Phước, quận Thủ Đức. Tại đây Đoàn đứng trên thành cầu la lớn rằng đã giết chết người yêu. Sau đó Đoàn dùng dao đâm hai nhát vào bụng rồi lao xuống sông tự vẫn. Nhưng người đi đường phát hiện, nhanh chóng cứu vớt, đưa Đoàn vào bệnh viện Thủ Đức cấp cứu.
Quá trình vào cuộc điều tra vụ án, Công an quận Gò Vấp xác định Đoàn chính là hung thủ và đã tìm thấy nghi can này ở bệnh viện. Bước đầu qua tiếp xúc, Đoàn đã thừa nhận toàn bộ hành vi của mình.