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。