Với tinh thần kiên quyết đấu tranh tội phạm, Công an tỉnh huy động, phân công các điều tra viên có kinh nghiệm, các lực lượng có liên quan phối hợp chặt chẽ với Cục Cảnh sát hình sự, Bộ Công an, kiên quyết điều tra làm rõ nguyên nhân dẫn đến cái chết, khẩn trương khoanh vùng các đối tượng có nghi vấn để nhanh chóng xác định được hung thủ gây án.
Trước đó, chiều ngày 4/2 (tức chiều 30 Tết), Duyên và mẹ đi bán gà ở chợ Mường Thanh, phường Mường Thanh (TP Điện Biên Phủ) thì có một người đàn ông tới hỏi mua gà với số lượng lớn. Người đàn ông này đã xin số điện thoại của Duyên và đến 18 giờ cùng ngày thì liên lạc lại mua 10 con gà và yêu cầu chuyển đến khu vực chợ C13 phường Thanh Trường, thành phố Điện Biên Phủ. Khoảng 18 giờ 30 phút, Cao Mỹ Duyên trực tiếp chuyển gà tới địa điểm được yêu cầu. Tuy nhiên, sau hơn 2 giờ đồng hồ Duyên đi giao hàng, gia đình không liên lạc điện thoại được cho con gái, nghi ngờ có chuyện không hay nên đã trình báo công an. Khoảng 10 giờ ngày hôm qua (7/2), người dân khu vực đội 11, xã Thanh Nưa, huyện Điện Biên phát hiện thi thể một nữ giới tại chuồng chăn nuôi lợn của một căn nhà vắng chủ, cách quốc lộ 12 khoảng 50 mét thuộc đội 11, xã Thanh Nưa. Thi thể được tìm thấy trong tình trạng nằm ngửa, bán khỏa thân, mũ bảo hiểm úp lên mặt, có dấu hiệu bị xâm hại. Nạn nhân nhanh chóng được xác định là Cao Mỹ Duyên, sinh năm 1997, trú tại đội 5, xã Thanh Hưng, huyện Điện Biên, được gia đình thông báo mất tích từ chiều tối 30 Tết trong quá trình đi giao gà.
Duyên là con gái thứ 2 trong gia đình, đang là sinh viên năm cuối Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, trong thời gian về nghỉ Tết đi bán hàng phụ giúp gia đình. Trước khi Duyên mất tích, gia đình không thấy có dấu hiệu nào bất thường về tâm lý hay chia sẻ của cô về việc bị đe dọa.