警方訪查發現，死者住處一樓為佛具店，由死者的舅舅經營，一樓通往2樓的鐵捲門一般不會拉下，但死者回家當晚卻被拉下，為了釐清狀況，警方找上當天曾出入現場的死者舅舅及在果菜市場工作的堂叔，調查2人行蹤之後，排除犯案可能。
此外，法醫解剖複驗發現，死者胃部仍殘留蛋糕之類的食物，研判死亡時間為晚間9點半到10點半之間。法醫指出，死者是遭凶手一刀斃命，手段十分殘忍。另一方面，鑑識人員進一步勘驗，也在死者腹部與內褲採到疑似精液的體液，懷疑死者可能遭性侵。
為求早日緝凶，警方重返命案現場2度搜查，結果在死者住處的3樓地板及洗手台上發現血跡，因此研判凶手在2樓殺害女學生之後，又趁機跑到3樓清洗，不過，現場並未發現凶刀。除了在屋內蒐證，警方也到里辦公處調閱社區監視器影像，從中過濾可疑人車。
同一時間，死者母親則向警方透露，指死者阿姨的Ｓ姓前夫與她們家交惡，曾打電話到家裡揚言砍死Ｈ家人，有時也會打電話找女兒，附近鄰居曾多次看到他在Ｈ家附近徘徊，但案發後Ｓ男已不知去向。
2天後，現場採得的指紋及死者身上分泌物的DNA比對出爐，確定都與死者的前姨丈Ｓ男吻合，警方展開追緝，但因Ｓ男失業，居無定所，也沒有什麼朋友來往，一直查不出他的下落。不過，警方發現，Ｓ男與2個姊姊關係不錯，其中一人住高雄內門，警方前往圍捕，但晚了一步，只好轉往住在彰化的另一名姊姊家附近埋伏，終於在同年11月8日晚間，順利將他逮捕。
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