Trước đó, chiều 15/1, Dậu dẫn theo con gái riêng của vợ cùng bé gái hàng xóm (7 tuổi) vào rừng keo thăm bẫy thú. Đi được giữa đường thì con gái riêng của vợ Dậu kêu mệt nên đã quay trở về trước, bé gái hàng xóm đi theo Dậu.
Khi đi trong rừng keo, gã hàng xóm dở trò đồi bại với cháu bé mới 7 tuổi và dặn bé gái không được nói với bất kỳ ai.
Tuy nhiên, sau khi về nhà, mẹ cháu thấy con có nhiều biểu hiện bất thường nên gặng hỏi thì phát hiện sự việc đau lòng nên đã báo cơ quan chức năng.
Nhận được tin báo, Cơ quan CSĐT Công an huyện Quế Phong đã khẩn trương điều tra, xác minh vụ việc, đồng thời đưa cháu bé gái đi giám định tại Trung tâm giám định pháp y tỉnh Nghệ An.
Sau khi thu thập đầy đủ tài liệu, cơ quan công an đã bắt giữ Lương Văn Dậu.