Bằng các biện pháp nghiệp vụ, khuya 16-9, Phòng Cảnh sát hình sự - Công an tỉnh Thừa Thiên - Huế đã triệu tập Nguyễn Thị Thu. Nhưng Thu chỉ khai lấy trộm 116 triệu đồng chứ không lấy vàng. Đến ngày 18-9, Thu khai nhận thêm có trộm 4 lượng vàng và đến rạng sáng 20-9, Thu mới chịu thừa nhận đã lấy trộm của bà X. tổng cộng 20 cây vàng và 121 triệu đồng tiền mặt.