Theo điều tra ban đầu, Lợi là một đối tượng bất hảo, từng ngồi tù 8 năm vì tội tàng trữ và sử dụng trái phép chất ma túy. Cháu Lộc là con đẻ của Lợi và người vợ cũ đã ly thân. Khi cháu chưa đầy 1 tuổi, do bố mẹ đều ở tù nên Lộc được bác gái cưu mang. Ngày 2 Tết năm 2013, Lợi mãn hạn tù, đón cháu Lộc về ở cùng với một người phụ nữ khác. Thời gian này, cháu Lộc thường xuyên bị bố đánh.
Ông Phạm Văn Nam, Trưởng khu phố Nhà Chung kể, khoảng 18 giờ ngày 15/3, nghe tiếng la hét của cháu Lộc, ông Nam cùng nhiều người chạy sang nhà thì thấy cháu đã bất tỉnh, máu chảy đầm đìa. Mọi người đưa cháu Lộc đi cấp cứu tại BV Đa khoa Bắc Ninh, sau đó cháu chuyển lên BV Việt Đức (Hà Nội). Về phần Lợi, sau khi gây án đã bỏ trốn, bị Công an TP Bắc Ninh bắt sáng 17/3.
Cuối ngày 17/3, bác sĩ Nguyễn Hoài Nam, trưởng ca trực cấp cứu BV Việt Đức cho biết: “Bệnh nhi Đỗ Doãn Lộc nhập viện khoảng hơn 16 giờ ngày 15/3 với tình trạng đa chấn thương và chấn thương sọ não nặng, hôn mê rất sâu, khả năng sống sót rất thấp”.