曾姓女子的姊姊及友人根據頸後的刺青認出，死者就是27歲的曾女，加上曾在高雄酒店工作，指紋有被警方建檔，比對之後確認身分無誤。家屬告訴警方，曾女很久沒回家，不清楚她的交友狀況，只知道她有一名離過婚的彭姓男友，警方立即找來彭男查證。
警方查出，同年10月11日，曾女和彭男投宿屏東恆春一家汽車旅館，期間彭曾向櫃檯借延長線，駕車離開時將延長線與鑰匙一併交給櫃檯。房務人員告訴警方，彭離開後他們進房間打掃，並未看到曾女，但發現浴室似乎有血跡。警方追問後，終於突破其心防，但他強調是協助女友「加工自殺」。
警方發現案發前5個月，曾女透過彭介紹投保，根據保單內容，意外死亡可獲得1千萬元理賠，曾女指定的受益人是6歲的乾女兒，也是彭男的親生女兒。案發當天彭載曾女前往墾丁投宿，想到自己經濟狀況欠佳，若曾女「意外死亡」，他的女兒就可以獲得1千萬元理賠金，因而萌生殺害曾女的想法。彭便以金屬製的手電筒敲打曾的頭部，又將頭壓入水中，最後將死者載往漁港棄屍。
