Theo điều tra ban đầu, Nguyễn Anh Dũng quen biết và hẹn hò qua mạng xã hội với bé gái 13 tuổi ở huyện Phù Mỹ. Cả hai hẹn gặp nhau nên ngày 26/11/2023, Dũng điều khiển xe mô tô từ nhà mình ra nhà bé gái để đón em này về quê mình ở tỉnh Bình Thuận chơi. Khoảng 21h00’ cùng ngày, trên đường về Bình Thuận, khi đi qua phường Bùi Thị Xuân, thành phố Quy Nhơn thì cả hai ghé một nhà nghỉ trên địa bàn phường Bùi Thị Xuân nghỉ ngơi và đã quan hệ tình dục với nhau. Sự việc sau đó bị người nhà nạn nhân phát hiện và báo Cơ quan Công an.