死者當時正值生理期，下體墊有衛生棉，法醫相驗後確認，死者的內褲上沾有其他人的血液，陰道深處也採集到精子的檢體，經DNA比對，確認血液、精子屬於同1名男性所有。但因《去氧核糖核酸採樣條例》2000年剛開始推行，當時資料庫十分有限，無法比對出嫌犯的身分，警方只好將這些檢體保存、建檔，期待未來能有機會破案。
其實在彤彤出事前5個月，也就是2000年4月，1名16歲的基隆商工女學生，在廟口夜市買完東西後失蹤，幾天後，屍體在新北萬里海邊被尋獲，同樣衣衫不整，由於屍體在海水中浸泡了2天，重要生物跡證都已經流失。警方認為，2起命案的死者皆為年輕女學生，也都是單獨行動時失蹤，而且有地緣關係，很可能是同1人犯案。
為了緝凶，警方沿著彤彤生前可能行走的路線，調閱監視器畫面，結果發現她於下午4點50分從七堵離開，準備前往另1名同學家，警方找到要和彤彤一起練舞的同學，她說當天一直在家等候，但彤彤卻沒有出現。
警方在基隆各地張貼海報，希望獲得線索，沒多久一位民眾告知警方，曾看到1輛計程車出現在案發現場附近，車尾有1根很長的無線電天線，當時司機正在燒紙錢。警方如獲至寶，針對基隆所有計程車展開調查，但一無所獲，案情從此陷入膠著，成了懸案。
幾年以後，負責偵辦這起命案的李姓警官，接待1位來自國外的友人，友人在其辦公室閒聊時，無意間看到牆上貼著印有彤彤照片的查緝專刊，他的表情突然變得嚴肅，對李說：「我見過這個人！」他進一步解釋，原來彤彤曾在夢中向他訴說自己遭姦殺，凶手臉型方正、皮膚黝黑、眼睛是雙眼皮，希望他能幫忙緝凶，但線索實在太少，案情始終無法突破。
案發後10年，2010年4月一個下午，台北市警局南港分局接獲遊民收容中心報案，1名50多歲的曹姓男子涉嫌性侵自己的女兒。警方調查，曹男之前是鐵工，幾年前因對父母家暴上過新聞，他罵自已的老父親：「80多歲了，該死了！」還揚言放火燒全家，又把母親推撞牆壁，父親勸阻無效，聲請家暴保護令，但曹惡性不改，依舊對父母惡言相向。
警方進一步發現，曹男有強制性交、竊盜等前科，且因嚴重的酗酒及暴力行為，妻離子散，無家可歸的他一度住進遊民收容中心；社工介入後，探訪曹的女兒，結果曹女看到父親的照片時，異常激動，社工懷疑曹不只對女兒有肢體暴力，甚至還有性暴力，因此報警。
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