Cơ quan CSĐT đã lần lượt tiến hành thực nghiệm điều tra đối với tám nghi can tham gia bắt cóc, hiếp dâm và giết hại nữ sinh Cao Thị Mỹ Duyên. Hơn 100 cảnh sát thuộc các đơn vị Cảnh sát Hình sự, Công an TP Điện Biên Phủ, Công an huyện Điện Biên... đã được huy động để bảo vệ an toàn cho quá trình thực nghiệm điều tra.
Viện Kiểm sát Nhân dân tỉnh Điện Biên cũng phân công kiểm sát viên tham gia kiểm sát quá trình thực nghiệm.
Thông tin từ phía Công an tỉnh Điện Biên, việc thực nghiệm điều tra này nhằm kiểm tra, đánh giá chứng cứ, lời khai của các bị can và các tình tiết của vụ án, bảo đảm khách quan, đúng người, đúng tội, đúng bản chất của vụ việc.
Trong vụ án trên, Vì Văn Toán được xác định là kẻ chủ mưu thuê nhóm Bùi Văn Công bắt cóc Cao Thị Mỹ Duyên. Theo lời khai của Toán và các nghi can cùng tài liệu, chứng cứ Ban chuyên án thu thập, nhóm Bùi Văn Công, Vương Văn Hùng, Lường Văn Lả, Phạm Văn Nhiệm thường xuyên mua ma túy của vợ chồng Toán để sử dụng.
Trước Tết Nguyên đán Kỷ Hợi, Toán có nói với nhóm Bùi Văn Công về “món nợ” của bà Trần Thị Hiền (mẹ Cao Thị Mỹ Duyên) với hắn ta. Toán cho biết đã nhiều lần đòi tiền “hàng” nhưng bà Hiền không chịu trả nên nhờ nhóm của Công tổ chức bắt cóc con gái bà Hiền để gây sức ép. Nếu thành công, Toán sẽ trả công hậu hĩnh.
Sau khi được Vì Văn Toán thuê bắt cóc Cao Thị Mỹ Duyên, sáng 30 Tết, Bùi Văn Công đã dẫn Vương Văn Hùng ra chợ Mường Thanh chỉ mặt Mỹ Duyên. Tối 30 Tết, Vương Văn Hùng lừa Mỹ Duyên chở 13 con gà lên khu vực bản Mớ, phường Thanh Trường.
Tại đây, Hùng dùng côn nhị khúc xích sắt siết cổ làm cô gái ngất đi, sau đó gọi Bùi Văn Công, Lường Văn Hùng, Lường Văn Lả đến.
Cả nhóm khiêng Duyên lên thùng xe của Công rồi trở về nhà của Bùi Văn Công ở đội 11, xã Thanh Nưa, huyện Điện Biên, là hiện trường chính của vụ án. Cùng thời điểm, Vì Văn Toán chứng kiến diễn biến cuộc bắt “con mồi” từ xa. Sau khi khống chế được Duyên, Toán lấy điện thoại của nạn nhân bấm máy gọi cho một nhân vật “bí ẩn”. Hiện tại, nhân vật “bí ẩn” và nội dung cuộc hội thoại như thế nào vẫn đang được đấu tranh, làm rõ.
Còn Vương Văn Hùng điều khiển xe máy của nạn nhân, tất cả quay về nhà Công. Tại đây các nghi can đã khống chế, sau đó lần lượt hãm hiếp nạn nhân ngay tại nhà Bùi Văn Công.
Tiếp đó, Vương Văn Hùng sử dụng xe máy của nạn nhân, chở theo 13 con gà mang về nhà người cậu ở Đội 16, xã Noong Hẹt. Hùng nói dối là mua gà ở huyện Điện Biên Đông để biếu cậu mợ ăn Tết.
Từ tối 30 Tết đến đêm 2 Tết Kỷ Hợi, nhóm đối tượng tiếp tục khống chế Cao Thị Mỹ Duyên ở trong nhà, cho cô ăn uống, tắm rửa rồi thay nhau giở trò đồi bại. Bùi Thị Kim Thu, vợ Bùi Văn Công là người biết và chứng kiến hành vi của các đối tượng nhưng không báo công an mà đồng lõa, che giấu.
Trong ngày mùng 2 Tết, Phạm Văn Dũng (anh trai Phạm Văn Nhiệm), Cầm Văn Chương cũng là bạn nghiện của nhóm này đến nhà Bùi Văn Công chơi. Sau khi được biết về việc đang giam giữ Mỹ Duyên, 2 tên này đã lần lượt vào hiếp dâm nạn nhân ngay tại phòng khách nhà Bùi Văn Công, trước sự chứng kiến của cả đám ác nhân.
Cùng ngày, sau khi được nhóm Bùi Văn Công thông tin về tình trạng sức khỏe của Cao Thị Mỹ Duyên, Vì Văn Toán đã đi xe máy trực tiếp lên nhà Bùi Văn Công để kiểm tra. Tại đây Toán đã cùng cả nhóm ngồi tại phòng khách của Công bàn bạc, thống nhất sát hại cô gái để bịt đầu mối và cũng là để dằn mặt bà Trần Thị Hiền. Các nghi can đã bàn tính và thống nhất phương án đối phó trong trường hợp bị phát hiện và tạo chứng cứ ngoại phạm.
Vì Văn Toán chứng kiến cả nhóm khiêng Duyên ra sau nhà. Bùi Văn Công đã trực tiếp sát hại Mỹ Duyên rồi cả nhóm khiêng xác nạn nhân lên bỏ tại chuồng chăn nuôi của một căn nhà hoang do anh rể Bùi Văn Công sở hữu.
Sau 4 ngày tiến hành thực nghiệm điều tra, lần lượt Lường Văn Hùng, Lường Văn Lả, Bùi Văn Công, Phạm Văn Nhiệm, Vì Văn Toán, Vương Văn Hùng, Phạm Văn Dũng và Cầm Văn Chương đã diễn lại hành vi tội ác phù hợp với lời khai và diễn tiến của vụ án.
