Cả 2 sau đó thay đổi lời khai, cho biết Lành đi lùi, va vào bé trai làm Đ. ngã ra nền nhà và An thì bế trượt cháu bé làm nạn nhân ngã đập đầu. Đối với lời khai này, cơ quan điều tra vẫn nhận thấy nhiều điểm không phù hợp với dấu vết thương tích trên người nạn nhân nên tiếp tục đấu tranh.
Sau 24h đấu tranh, An và Lành đã khai nhận hành vi đánh đập, bạo hành cháu Đ. dẫn đến thương tích và khiến nạn nhân tử vong.
Lời khai của các đối tượng thể hiện, sáng 23/2, Đ. được mẹ đưa đến lớp của An và Lành. Đến khoảng 9h, 2 đối tượng đưa các cháu vào buồng ngủ thì Đ. khóc, chạy ra ngoài.
Thấy vậy, Lành bực tức, dùng 2 tay bế Đ. lên rồi ném xuống làm đầu bé trai đập xuống nền nhà. Sau đó, đối tượng dùng tay tát nạn nhân. Trong khi đó, An dùng chân đạp vào bụng, ngực, đá và dẫm vào đầu cháu bé.
Đến khoảng 16h30 cùng ngày, bố mẹ bé trai đến đón con và được 2 đối tượng báo là Đ. tự ngã. Trong các ngày 24, 25, 26/2, bé trai tiếp tục được đưa đến lớp của An. Vào sáng 26/2, An dùng chân đạp vào bụng Đ. khi thấy bé trai khóc. Cú đạp khiến nạn nhân bất tỉnh. Sau đó, An và Lành gọi gia đình cháu bé và cùng đưa nạn nhân đi cấp cứu.
Do không thể cứu chữa được nữa nên Bệnh viện nhi Trung ương trả cháu Đ. về gia đình. Đến 19h ngày 2/3, cháu Đ. tử vong.
Căn cứ vào các tài liệu thu thập được, Công an huyện Thường Tín đã thuyết phục gia đình phối hợp cùng Viện KSND huyện, Phòng Cảnh sát hình sự Công an TP, Viện KSND TP và Viện pháp y Quân đội tổ chức pháp y tử thi, khám nghiệm hiện trường. Sơ bộ xác định nguyên nhân tử vong của cháu Đ là do chấn thương sọ não, chảy máu não, phù não.