據了解，林姓女子生前居住在桃園，工作地點則是在台北市錦州街某知名酒店，案發當天並未排班出勤。據熟悉酒店生態人士透露，林女當日並非被「框出場」，而是自己選擇買外全3天，價格約4萬元，相較市場行情約6萬6便宜許多，也因此吸引呂男主動接洽，雙方達成協議後，便於7日晚間出發前往花蓮，同行的還有43歲白牌車司機姜姓男子。怎料，短短一天後，甜蜜行程竟變成滅口血案。
根據警方調查，8日當天，3人入住吉安鄉一處汽車旅館後，下午驅車前往化仁海堤觀景。姜姓司機將2人送達後自行離去。監視器畫面拍下，兩人在海堤爆發激烈爭執，呂男突然抄起拳頭大的石頭猛砸林女頭部，並多次將她頭部壓入水中，確認女子失去意識後，再將人拖進海裡棄屍。
犯案過程全被架設於海堤、用於監控潮汐的「鏡頭君」即時拍下，畫面甚至一度同步直播至網路，成為警方破案關鍵。從畫面可見，呂男殺人後不慌不忙步行離開，還曾返回現場再次確認屍體已被離岸流沖走，冷血行徑令人髮指，林女遺體漂流約兩小時後被發現，頭部嚴重鈍傷。
事後，司機姜男向警方供稱，當時看呂男獨自從海堤走回車上，心中已有不祥預感，但擔心惹禍上身選擇噤聲，將呂男送回旅館後便返回新北八里住處。直至警方找上門，他才承認「早就覺得不對勁」。
警方也在林女手機相簿中發現她與呂男、姜男的合照，並比對沿線監視器影像，於隔日清晨將兩人拘提到案。呂男初期否認犯案，還謊稱是受人之託「替人討債」，但無法提供任何證據。面對鐵證如山，他最終鬆口，坦言是因對林女一見鍾情，砸下數萬元卻遲遲得不到回應，「她態度冷淡，讓我很不爽」，氣憤下才殺人。
移送地檢署後，呂姓男子已依殺人罪遭聲押禁見，檢方指出其涉案情節重大，涉有串證與逃亡之虞。至於姜姓司機則認定涉案程度較輕，10萬元交保候傳。