Quá trình điều tra, Công an TP Hà Nội xác định: sau khi đón cháu T. từ trường mầm non tại xã Đa Tốn, huyện Gia Lâm, Trang sử dụng xe máy chở cháu T. đi thẳng xuống địa phận tỉnh Hưng Yên, liên tục di chuyển vòng quanh các huyện Văn Giang, Khoái Châu, Yên Mỹ, Mỹ Hào.
Trong khi di chuyển, Trang sử dụng nhiều số điện thoại khác nhau để gọi điện, nhắn tin cho gia đình bị hại đòi tiền chuộc, sau đó tắt máy nhằm che giấu, đối phó việc truy bắt của lực lượng công an.
Trên đường đi, cháu bé bị mệt, quấy khóc nhiều nên Trang sợ lộ, sẽ bị lực lượng công an truy bắt. Do đó người phụ nữ này đã ra tay sát hại cháu bé để xóa dấu vết, tránh lực lượng công an và để bịt đầu mối trước khi gia đình bị hại đến cơ quan công an trình báo.
Sau khi sát hại cháu bé, Trang tiếp tục đòi tiền chuộc, quyết tâm thực hiện tội phạm đến cùng.
Do lo sợ nên gia đình cháu T. đã nhiều lần chuyển tiền vào tài khoản ngân hàng của Trang với tổng số tiền 550 triệu đồng.
Trên đường lẩn trốn, biết các lực lượng công an đang ráo riết truy lùng, truy bắt, không thể trốn thoát và sẽ phải đương đầu với mức án cao nhất nên Trang đã tự sát.