เมื่อเวลา 11.30 น. วันที่ 10 พฤษภาคม ที่กองบัญชาการตำรวจนครบาล (บช.น.) พล.ต.ต.สุเมธ เรืองสวัสดิ์ พล.ต.ต.ปริญญา จันทร์สุริยา แถลง พ.ต.อ.สุรวิทธิ์ สุทธิพันธุ์ ผกก.สน.บางพลัด พ.ต.ท.ศรัณย์พงศ์ เปลี่ยนเพ็ง รอง ผกก.สส.สน.บางพลัด พ.ต.ท.อำนวย สว่างแก้ว สว.สส.บก.น.7 ร.ต.อ.ธีรภาส ยั่งยืน สว.สส.สน.บางพลัด และชุดสืบสวน จับกุม นายธวัชชัย หรือหนึ่ง แปลกชื่น อายุ 26 ปี โดยจับกุมได้ที่บ้านพักเลขที่ 528 ซอยจรัญสนิทวงศ์ 79 แขวงบางพลัด เขตบางพลัด พร้อมของกลางเป็นเสื้อและกางเกงที่ใช้ในวันเกิดเหตุ

พล.ต.ต.ปริญญา เปิดเผยว่า สืบเนื่องจากเมื่อเวลา 08.50 น. วันที่ 9 พฤษภาคม พบศพ พ.อ.ท.หญิง พะยอมศรี เดชะคุปต์ อายุ 63 ปี นอนเสียชีวิตอยู่ภายในบ้านเลขที่ 510 ซอยจรัญสนิทวงศ์ 79 แขวงบางพลัด เขตบางพลัด คาดว่าจะเสียชีวิตมา 3-4 วัน

จากการตรวจสอบเชื่อว่าเกิดจากการฆาตกรรม สืบสวนหาข่าวจนกระทั่งสืบทราบว่าผู้ต้องสงสัยคือนายธวัชชัย เพราะมีพฤติกรรมเคยติดยาเสพติดและมีรสนิยมชอบผู้หญิงสูงวัยกว่า จึงได้รวบรวมหลักฐานออกหมายจับของศาลแขวงตลิ่งชันที่ จ.278/2556 จนสามารถจับกุมตัวได้พร้อมทำการตรวจค้นบ้านพักของผู้ต้องหาพบเสื้อและกางเกงที่สวมใส่วันเกิดเหตุ

สอบสวนนายธวัชชัยรับสารภาพว่า เป็นผู้ลงมือก่อเหตุดังกล่าวเมื่อเวลาประมาณ 23.00 น. วันที่ 4 พฤษภาคม ประกอบอาชีพตีกลองอยู่ในวงปี่พาทย์รับเล่นตามงานวัด วันเกิดเหตุเดินทางมาเห็นบ้านของผู้ตายพอดี จึงได้มุดประตูเข้าไปในบ้านผู้ตายเพื่อจะลักทรัพย์ แต่ผู้ตายออกมาพบพอดีได้ร้องตะโกนออกมา จึงชกเข้าที่ใบหน้าจากนั้นบีบคอซ้ำ ได้เงินในบ้านผู้ตาย 500 บาท ไม่คิดว่าผู้ตายจะเสียชีวิต ยอมรับและเสียใจกับการกระทำ