Bước đầu Trần Hữu Sơn khai với công an, Sơn có quan hệ tình cảm với chị C.T.N (37 tuổi, ngụ Bến Tre, chủ tiệm hớt tóc C.N trên đường Bùi Văn Hòa, phường Long Bình, thành phố Biên Hòa).
Trưa 5/8, Sơn đến tiệm cắt tóc chị N. chơi thì phát hiện người yêu nhắn tin qua lại với một người đàn ông khác. Do nghi ngờ nên giữa 2 người xảy ra mâu thuẫn, cự cãi.
Do bực tức, Sơn lấy con dao đâm nhiều nhát vào người chị N. khiến nạn nhân gục tại chỗ.
Sau khi gây án, Sơn lấy điện thoại và ví tiền của chị N. rồi rời khỏi hiện trường. Tiếp đó, Sơn đón xe ôm trở về phòng trọ và tiêu hết tiền của chị N. vào game.
Bằng các biện pháp nghiệp vụ rạng sáng 6/8, lực lượng công an đã bắt giữ Sơn, thu giữ các tang vật liên quan.
Trước đó chiều 5/8, sau nhiều ngày không liên lạc được với chị N., người thân đến tiệm cắt tóc của chị tìm. Đến nơi, họ đẩy cửa vào trong thì phát hiện chị N. đã tử vong với nhiều vết máu trên cơ thể.