歐陽榕落網後，堅絕否認犯案，辯稱因知道盧女失蹤，才假冒綁匪向家屬要錢，並不知盧女的下落，警方找不到肉票，只能先將他以擄人勒贖罪嫌，移送高雄地檢署偵辦，檢察官偵訊後向法院聲請羈押獲准。
雖然檢警根據各種跡象研判，盧女可能已遭撕票，本以為稍加恫嚇，就會讓歐陽榕全盤托出，但多次借提偵訊，他卻打死不認，即便多名辦案經驗豐富的刑警漲紅了臉，動怒對他大罵，依舊不為所動。
為了確保妹妹的安全，盧女哥哥也對歐陽榕好言相勸，甚至承諾只要他交代盧女下落，願意提供800萬元，作為照顧歐陽榕子女的教育基金，警方甚至找來歐陽榕的孩子，對他動之以情，結果依然無功而返，案情陷入膠著。
為突破僵局，檢警持續蒐證，並調閱相關地點的監視器畫面，發現4月21日盧女失蹤當天，歐陽榕從女友住處提了2大包垃圾袋外出丟棄，還在他的住處及已送洗的車輛上，採得微量血跡，於是再度借提他偵訊。
警方告訴歐陽榕，已在他的住處發現「噴灑狀」血痕，經比對是死者的血液無誤，還提醒今天是頭七，若再不給死者一個交代，夜晚怨靈上門，就請他自己去跟死者解釋為何殺人，藉此鬆懈歐陽榕的心防，他才鬆口坦承犯案。
歐陽榕供稱，案發當天，他先在車上以預先準備的FM2迷藥將盧女迷昏，再將她帶回鳥松的住處，在房間內將她勒斃，接著用美工刀、剪刀、鐵鎚、菜刀等工具，在浴室地板上將盧女分屍，再以黑色大型垃圾袋，分裝成10袋。
之後，他先開車載著屍塊到女友居住的大樓，把其中2袋丟到大樓的垃圾集中區，再轉往鳥松某鐵工廠附近的垃圾堆，丟掉4袋屍塊，其餘4袋則沿著山區產業道路隨意丟棄，事後再返家用消毒水將分屍現場處理乾淨。
