Theo điều tra ban đầu của cơ quan chức năng, do mâu thuẫn từ trước với cha mẹ vợ, khoảng 20 giờ ngày 27.8, Công lấy chai thuốc trừ sâu ở nhà mình đổ vào trong chai nước lọc rồi mang sang nhà cha mẹ vợ. Sau đó, Công lấy nước pha vào thuốc trừ sâu và đổ vào 8 cái lu (dụng cụ chứa nước bằng đất nung) của gia đình cha mẹ vợ.
Đến sáng 28.8, bà C. (mẹ vợ Công) lấy nước sử dụng thì phát hiện có mùi thuốc trừ sâu bốc lên trong các lu. Nghi ngờ có chuyện không lành cho gia đình nên bà C. đã trình báo sự việc đến công an địa phương.
Biết hành vi của mình bị bại lộ, Nguyễn Văn Công đã đến cơ quan công an tự thú và khai nhận hành vi đầu độc gia đình cha mẹ vợ bằng thuốc trừ sâu.