１６日午後１時５分ごろ、大阪府寝屋川市のマンション住人から「娘の様子がおかしい」と１１９番通報があった。救急隊員が駆けつけたところ、女児（６）が心肺停止の状態で倒れており、病院で治療を受けたが意識不明の重体。寝屋川署は同日夜、女児に暴行を加えたとして、同居している無職の大山貴志容疑者（２１）を殺人未遂容疑で逮捕した。
女児は母親（２９）と兄（９）、大山容疑者と４人暮らし。調べでは、大山容疑者は１６日午前８時から午後０時半にかけて、女児をたたくなどして殺害しようとした疑い。調べに対し、「母親の言うことを聞かなかったので、揺さぶったら気を失った」と容疑を否認しているという。
１６日午前８時ごろから母親は外出して不在だった。大山容疑者はそのころから女児に説教を始めたといい、同午後０時半ごろ、大山容疑者が母親に「子どもがぐったりした。えらいこっちゃ」と電話してきたという。兄は同署に「（大山容疑者が）ずっと殴り続けていた」と話しており、この間に、女児に対して暴行が加えられたとみられる。
女児は頭を強打しているほか、左肩を骨折しており、首には絞められたような跡があった。全身にあざがあり、日常的に虐待を受けていた疑いがあるという。