Thảo là nhân viên một quán karaoke và có 2 con trai là Nguyễn Hoàng Gia Bảo (3 tuổi) và Nguyễn Hoàng Gia Anh (1 tuổi). 3 mẹ con Thảo sống cùng chị ruột tại một phòng trọ trên địa bàn phường Tân Định, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương. 

Nguyễn Thị Phương Thảo tại cơ quan công an.

Khoảng 19h30 ngày 16/5, sau khi đi làm về và có uống bia, Thảo nằm phía dưới võng nơi bé Gia Anh đang ngủ. Nghe tiếng Gia Anh khóc, Thảo đưa võng cho con ngủ tiếp nhưng bé không nín.

Sau đó, Thảo đã dùng tay đánh mạnh nhiều cái vào người con và khi không còn nghe khóc nữa thì nằm ngủ. 

Đến khoảng 23h cùng ngày, Thảo thức dậy thì phát hiện con trai không còn thở, người tím tái nên nhờ người thân đưa con đi đến bệnh viện cấp cứu. Thăm khám, bác sĩ kết luận bé đã tử vong trước khi đến bệnh viện.         

Sau khi vụ việc xảy ra, Công an phường Tân Định đã mời Thảo về làm việc. Tại cơ quan công an, Thảo thừa nhận đã dùng tay đánh con nhưng không biết trúng vào chỗ nào. Thảo cũng thừa nhận trước đó có sử dụng ma túy. Tuy nhiên, ngày 16/5 chỉ sử dụng bia tiếp khách chứ không sử dụng ma túy.

Kết quả khám nghiệm tử thi, cơ quan chức năng kết luận, bên ngoài bé trai phát hiện có tác động của ngoại lực vào hai bên thành bụng, ngực, đầu; bầm tụ máu bên trong ổ bụng. Khám trong, nạn nhân thương tích do vỡ gan, vỡ ruột non dẫn đến tử vong.