Nạn nhân trong vụ án đau lòng là em Phạm Văn Ngọc Anh (16 tuổi, con trai Vinh).
Theo thông tin từ người nhà, Phạm Văn Vinh bị bệnh thần kinh từ năm 2006, sau thời gian chữa trị tại bệnh viện tâm thần Nghệ An nhưng không khỏi hẳn. Vì điều kiện không cho phép nên gia đình đưa anh Vinh về nhà điều trị, cho uống thuốc theo chỉ dẫn của bệnh viện.
Hằng ngày, ngoài việc uống thuốc đều đặn, anh Vinh vẫn đi làm thợ xây cho các công trình xây dựng để kiếm thêm thu nhập. Ngày 14/10, khi đang ở công trình xây dựng ở huyện Hương Sơn (Hà Tĩnh) anh Vinh tái phát bệnh. Những người làm cùng đã đưa anh về nhà ở xã Nam Kim, huyện Nam Đàn để điều trị.Tuy nhiên, rạng sáng 15/10, khi đang ngủ cùng 2 con trai, anh Vinh lại phát bệnh, rơi vào ảo giác. Trong khi cả nhà đang ngủ, Vinh đã cầm một cây gậy gỗ đánh nhiều nhát lên đầu con trai đang ngủ khiến nạn nhân bất tỉnh.
Gia đình đưa cháu Ngọc Anh đến bệnh viện huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh để cấp cứu, nhưng đến gần 6h sáng 15/10, Ngọc Anh đã tử vong.
Trước đó một năm, vào tháng 5/2013, vợ của Phạm Văn Vinh là chị Phan Thị Hoa cũng vì chứng bệnh tâm thần, đã tử vong ở đập Hồ Thành, xã Nam Kim.