蕭家成表示，根據死者身上錢包、手機沒被取走的狀況研判，凶手可能是想猥褻死者遭反抗，才隨手撿起石頭猛砸其頭部致死，當時專案小組動員大量警力，以土法煉鋼方式，連續1個月在案發時段以案發地為圓心，遍訪5公里內所有路過民眾、公車司機，詢問有無見到可疑人士，也到處調閱監視器，就是希望能找到王男口中那名跛腳男子。
沒多久，命案現場附近發生另一起強制猥褻案件，一名男子騎車尾隨追撞落單女騎士不成後，還一路跟著受害女子回到住處，更停下車在社區附近探頭探腦，巧的是，這名歹徒走路也一拐一拐，且這次監視器清楚拍下男子犯案時所騎乘的機車，竟與王男在林女命案發生時所指稱的同款，讓專案小組直覺認為二者關聯不單純，趕緊透過以車追人方式，逮捕這起強制猥褻未遂的凶手柯男。
柯到案後，專案小組發現他涉及之前轄區另一起猥褻案，據此認定他是猥褻慣犯，林女命案絕對與他脫不了關係，於是安排王當面指認，他一見到柯就信心滿滿的向警方說：「就他、就是他幹的」，加上柯男提不出任何不在場證明，因此檢警便對外宣布偵破林女命案。
雖然柯被移送地檢署後，對林女命案大喊冤枉，始終不承認自己有動手殺人，但從檢方到一、二審法官都支持警方的偵辦結果，一路將他判處4個無期徒刑，直到更三審時，案情才出現令人不可置信的大逆轉。
2009年10月，台中高分檢檢察官林秀惠認為，整起案件的指證過程有瑕疵，當初警方所採集的證物，一塊沾有血掌紋的鵝卵石，不管是指紋或血液都與被告不符，且柯所騎的機車雖與證人所供述的車款相同，但後照鏡顏色不一樣，認為檢警忽略此待證事項，因此下令重啟調查。
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