警方獲報趕抵現場，確認于女早已死亡，相驗發現她的頭、背部24處遭不明鈍器重擊，手指甲疑似因反抗斷裂。警方調查，41歲的于姓死者是中國籍，2011年嫁到台灣，沒多久就與住在台北市內湖的丈夫分居，為了支付與第一任中國籍丈夫所生女兒的撫養費，才在新莊開理容工作室賺錢。
附近店家及鄰居透露，于女雖然年過40，但保養得宜，身材姣好、皮膚也很白皙，平時穿著清涼火辣，所以擁有不少忠實顧客，生意相當不錯。時任新北市刑警大隊偵二隊隊長的林子翔告訴本刊，因死者裙子往上翻，加上現場1個窗型冷氣機被拆下來，所以初步研判，歹徒很可能是闖空門行竊失風，才會性侵殺人滅口。
不過，鑑識人員仔細查看，發現冷氣機位於室內，且機體觸控面板上還有1枚可疑指紋，屋內也有不明鞋印，認為冷氣機應該是從室內被拆除搬動，歹徒很可能是熟人，拆冷氣機是為了故布疑陣。
隔天，警方過濾出1名中年男子涉有重嫌，鎖定他的手機發話位置後，發現他人在桃園，研判準備搭機潛逃，因此立刻將他逮捕，但經過偵訊確認他只是帶妻小到桃園旅遊，且有不在場證明，最後排除涉案。
為了緝凶，警方調閱命案現場周邊監視器，發現25日晚間，最後一個離開工作室的男子非常可疑。這名男子身穿連帽上衣及牛仔褲，當晚先鬼鬼祟祟地跟在別人後面，探頭查看工作室有沒有開門，之後掉頭走入小巷內，2分鐘後再度出現走進店內，不久，工作室的燈光便整個熄滅。
過一陣子，男子離開工作室，手上拎1包東西，腋下夾了1台筆電，還不時拉下帽沿，感覺刻意躲避監視器，走了數百公尺後才騎機車離開。
