警方調查，劉姓小姊妹因家中經營鋁窗工廠，所以認識曾在家裡打工的男子陳昆明，當年4月15日，陳到劉家拜訪，正巧碰見剛放學的小姊妹。離去前，他告訴小姊妹，明天帶二人去大賣場買禮物，沒想到陳送上的竟是「死亡」這份讓人無法承受的大禮。
4月16日傍晚，陳昆明來到與小姊妹約定的地點，見小姊妹出現，隨即帶著二人搭計程車，在板橋三民路的賣場附近下車，三人走到一間國小校門前，陳突然要小姊妹等一下，說要先回光復街家中拿東西。
天真的小姊妹不疑有他，在校門口乖乖等候，沒想到陳昆明回家後，竟把俗稱迷姦藥的FM2磨成粉，用針筒注入一罐鋁箔包飲料中，另外還帶了2罐同款飲料，騎機車回來找小姊妹。陳並以比賽誰飲料喝的快，哄騙二人先喝下毒飲料，再騎車載著小姊妹到華中橋下的一處工寮。
喝到遭下藥飲料的姊姊，沒多久就呈現神智不清的狀態，陳昆明見狀伸手勒斃姊姊，另一手掐住妹妹的脖子，雖然妹妹一再掙扎、哀嚎，但陳不僅置若罔聞，還順手拿起磚塊猛砸妹妹的頭部，直到妹妹斷氣，才將二人的遺體丟入新店溪滅證。
