Ngày 4-4, Phúc chạy xe máy không biển số đi đổ xăng ở khu vực đường Láng, sau đó đi tìm chỗ sửa xe ở phố Khương Trung. Khi đến đầu ngõ 132 Khương Trung, Phúc gặp hai chị em cháu P.L.C. (11 tuổi) và cháu P.L.Đ. đi mua vở trên đường về nhà.
Phúc giả vờ nhờ gọi một người bạn rồi dụ hai cháu bé vào sâu trong ngõ. Đến đoạn ngõ vắng, Phúc dựng xe máy, ép cháu L.C. vào sát tường và dùng tay sờ mó vùng kín của bé gái. Bé L.C. kêu lên và gạt tay Phúc ra rồi khóc.
Lo sợ bị người dân phát hiện, Phúc lên xe máy đi sâu vào ngách 45 thông sang ngõ 162 Khương Trung để về nhà. Đến ngày 8-4, khi báo chí, mạng xã hội đưa tin về vụ việc, kèm theo clip và hình ảnh trích xuất từ camera của nhà dân, Phúc đã mang xe máy đến gửi ở nhà em họ ở quận Hà Đông.
Đến ngày 12-4, Công an quận Thanh Xuân đã xác định Nguyễn Đình Phúc liên quan đến vụ việc và tiến hành triệu tập Phúc để làm rõ. Ngày 15-4, Công an quận Thanh Xuân tạm giữ hình sự Nguyễn Đình Phúc.
