香港警方原以失蹤為由偵辦此案，卻發現潘女的銀行戶頭於2月17日及20日曾在台灣及香港被人提款，但潘女卻無返回香港記錄，因此鎖定其男友陳同佳有嫌疑，並於3月13日約談陳男。
陳男原本一直推託表示不知潘女下落，直到台灣警方提供港警陳、潘2人同時入住旅店，卻只有陳男1人推著潘女粉紅色行李箱離開的監視畫面後，才突破陳男心防，坦承已殺害潘女，並棄屍在捷運竹圍站後方草叢，港警立即通知我國警方，當晚便尋獲潘女遺體，證實這是一起殺人棄屍案。
心存一絲希望的潘父，最終仍接到噩耗，向警察表示，一開始他還選擇相信陳嫌「女兒負氣留台」的說法，但隨著跡證一步步出現，他也明白大事不妙，當天凌晨得到尋獲屍體的訊息後，難掩哀傷，在台灣友人陪同下前往二殯會同檢察官相驗遺體。
14日下午2點半，檢警兵分多路，除勘查飯店第一現場外，檢察官會同法醫對潘女進行解剖以釐清死因，並採集死者與父親的DNA進行比對。檢方表示，初步研判陳嫌是以勒頸的方式使潘女窒息死亡，檢警也重回竹圍紅樹林棄屍現場，拼湊不完整的屍骨，隨後在遺體發現處找到一段疑似碎裂的頸椎骨，但仍有舌骨未尋獲。
在跡證確認後，潘女的母親15日也抵台招魂，礙於港台並無司法互助協議，港方也因陳嫌的香港公民身分無法將其引渡赴台，台灣司法僅能對陳男發布通緝，他可能永遠無法來台受審服刑。一起跨海凶殺案也凸顯港台的司法衝突，未來該如何解決並合作打擊犯罪，也是二地司法單位必須深思檢討之處。
