確定張彥文沒有大礙後，警方展開偵訊，張供稱他不僅協助女友租屋，還負擔她的生活費，加上2人旅費，半年就花了50多萬元，張認為自己寵愛女友如公主，不僅將積蓄花光，還為她積欠卡債，無法接受換得分手結局。案發當天他想挽回女友，卻遭對方拒絕，才會一時情緒失控，臨時起意犯下無法彌補的錯誤，絕非預謀犯案。不過，檢方偵辦認定，張彥文在日本旅遊時就曾恐嚇女友要奪其性命，加上案發前寫下的2封遺書，更是預謀鐵證，最後依殺人、性侵等罪將他起訴，求處極刑。
法院審理期間，張彥文多次表達悔意，表示當街親吻女友下體，是要給自己勇氣自殺，並積極與死者父母和解，但死者母親表示，她難以承受白髮人送黑髮人之痛，自己很心疼女兒，也不想原諒凶手，還說：「如果殺人犯在法庭上表現悔過就能得到輕判，那世界上還有什麼公平正義？希望殺人償命，一命抵一命，才能還給我公道！」
全案經多次審訊、協調，死者父母終於同意以1,100多萬元與張彥文達成和解，法院最後認定，雖然張坦承殺人，犯案後欲一同赴死，但審酌他預謀殺人，並在大庭廣眾下砍殺死者47刀，已經達到「過度殺戮」的程度，因此將他判處無期徒刑定讞。
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