Theo điều tra ban đầu, vào khoảng 6 giờ ngày 8-11, anh Huỳnh Ngọc Vinh (ngụ xã Lộc An, huyện Đất Đỏ) chạy ô tô 72C-041.40 đến đậu tại bến đò Ba Duyên (ấp An Hòa, xã Lộc An, huyện Đất Đỏ) để thu mua hải sản như thường ngày.

Khi đến bến đò, anh Vinh đậu ô tô trên bờ kè và để nguyên chìa khóa xe. Đến khoảng 8 giờ cùng ngày, anh Vinh đi lên bờ thì phát hiện ô tô đã biến mất.

Sau khi tiếp nhận trình báo của anh Vinh, Công an huyện Đất Đỏ khẩn trương tiến hành điều tra. Bằng các biện pháp nghiệp vụ và camera an ninh, công an đã mời Trần Phi về làm việc.

Bước đầu, Phi khai nhận thời điểm trên Phi đi xe ôm từ nhà đi xuống xã Lộc An để xin việc. Khi đi ngang thấy ô tô của anh Vinh đã nảy sinh ý định trộm cắp. Phi  lên xe nổ máy và lái ô tô đi về hướng TP Bà Rịa rồi tìm nơi cất giấu xe.

Ngày 13-11, Phi đến lấy chạy xe đi TP.HCM tìm mối để bán. Nhưng khi đi đến xã Châu Pha, thị xã Phú Mỹ thì bị lực lượng chức năng phát hiện. Phi bỏ xe lại và chạy đi nhưng sau đó bị bắt giữ.