Tại cơ quan cảnh sát điều tra, Nguyễn Văn Tuyên khai nhận, vào khoảng đầu tháng 2.2017 sau khi vô tình bắt gặp cháu N (SN 2004) đi lạc vào ngõ nhà Tuyên, đối tượng đã cho cháu kẹo để làm quen. Sau lần gặp đó, cháu N thường xuyên qua nhà Tuyên chơi. Đến khoảng 13h ngày 31.3, hôm đó Tuyên ở nhà một mình, thấy cháu N lại qua xin kẹo, Tuyên nảy ra ý định dâm ô với cháu, ngoài sờ mó vào vùng kín đối tượng, còn bắt cháu N phải dùng tay kích dục để thỏa mãn.
Không dừng lại ở đó, chiều 1.4, thấy cháu N đạp xe một mình đến nhà để xin kẹo, Tuyên bắt đầu giở trò đồi bại, dâm ô xâm hại vùng kín của cháu. Sau khi xâm hại, Tuyên vào nhà tắm, cháu N ở ngoài cầm chiếc điện thoại để nghịch, sau đó mang đến lớp học. Phát hiện bị mất điện thoại, Tuyên mới chạy đến lớp của cháu N để đòi thì được cô giáo trao trả lại.
Sau khi bị Tuyên báo cáo cô giáo là N ăn cắp điện thoại, N bức xúc tố giác Tuyên nhiều lần xâm hại tình dục mình. Ngay sau đó, sự việc được báo cáo lên các cơ quan chức năng.
Trao đổi với báo chí, thiếu tá Trịnh Văn Thái - Đội trưởng Đội điều tra tổng hợp Công an TP.Thái Bình - cho biết: “Sau khi nhận được thông tin từ nhà trường, cơ quan đã thu thập hồ sơ, xác định đây là một vụ án đặc biệt nghiêm trọng. Đến ngày 10.4, Công an thành phố đã ra quyết định khởi tố với Nguyễn Văn Tuyên. Tại cơ quan cảnh sát điều tra, Tuyên nhiều lần quanh co chối tội. Tuy nhiên, bằng nhiều biện pháp nghiệp vụ, cơ quan chức năng đã làm cho Nguyễn Văn Tuyên cảm thấy ăn năn và cúi đầu nhận tội về hành vi dâm ô của mình”.