Theo cáo trạng, vào khoảng 19 giờ ngày 17/6/2020, Phạm Kim Phê cùng Trần Phúc Hạnh, Nguyễn Tấn Đạt, Nguyễn Tấn Phúc, Nguyễn Phương Ngọc Ánh (cùng trú xã An Ninh Tây, huyện Tuy An) và Đ.T.K.H (sinh năm 2007, trú ở xã An Ninh Đông, huyện Tuy An) rủ nhau đến khu vực gành đá đĩa chơi.
Đến khoảng 23 giờ cùng ngày, Phạm Kim Phê chở Đ.T.K.H về nhà. Trên đường đi, Phạm Kim Phê mưu tính giao cấu với H. nên tăng tốc xe máy chạy về phía rừng phi lao phía đông cầu An Hải, thuộc địa phận thôn Phú Sơn, xã An Ninh Đông, huyện Tuy An để tâm sự.
Trong lúc Đ.T.K.H. bấm điện thoại thì Phạm Kim Phê giở trò sàm sỡ, H. vùng vẫy đồng thời điện thoại cho chị ruột là Đ.T.T.Q (sinh năm 1999, trú xã Xuân Hải, thị xã Sông Cầu) kêu cứu nhưng bị Phê lớn tiếng đe dọa, sát hại rồi giật lấy điện thoại ném về phía cửa sông Lễ Thịnh.
Nhận được tin báo từ gia đình nạn nhân, Công an huyện Tuy An triển khai các biện pháp nghiệp vụ truy nóng nhiều giờ, xác định hung thủ gây án là Phạm Kim Phê và đã ra lệnh bắt khẩn cấp trong ngày 19/6/2020. Theo Trung tâm Giám định pháp y tỉnh Phú Yên, nguyên nhân nạn nhân H. tử vong do ngạt cơ học.
Sau khi nghị án, Hội đồng xét xử tuyên phạt Phạm Kim Phê 9 năm tù về tội hiếp dâm người dưới 16 tuổi (quy định tại Điều 142, Bộ luật Hình sự năm 2015) và tử hình về tội giết người (quy định tại Điều 123, Bộ luật Hình sự năm 2015), tổng hợp hình phạt, bị cáo phải nhận là án tử hình.