警方到现场后，发现这是一个年龄30岁左右的女性，留着长发，法医推断死者身高1.6米左右，被人勒死后又惨遭分尸。在死者的脖子上，警方发现了一根红绳，应该就是凶器。经过进一步勘察，侦查员在卫生间墙角和地面的砖缝里发现了残留的血迹，这些血迹经检验都是死者的。306房间就是凶手作案、分尸的第一现场，作案后，他将现场进行了精心的打扫，遗留下来的痕迹很少，侦查员只找到一枚带血的指纹，可纹路并不清晰，没有比对的价值。
侦查员发现凶手心理素质非常好，不但将案发现场仔细清理了，而且肢解尸体的手法也很娴熟，他应该不是第一次肢解尸体了。由此，警方推断凶手可能是三类人：第一，是一个有前科的惯犯；第二，是屠宰场的屠宰工；第三，是经常做手术的医生。警方随后又对旅馆内的监控进行了查看，可不凑巧的是，监控探头当天出了故障，只拍到了一些片段。
还好警方从为数不多的监控中找到了那个男人，从视频上看那个男人身材偏瘦，有点谢顶，我们就叫他谢顶男吧！下午5点多谢顶男曾经一个人离开过宾馆。服务员回忆谢顶男大概1米7，操外地口音，案发当天下午两三点一个人来开房，那个女人是什么时候进入房间的，没人注意到，监控探头也没有拍到。这家小旅馆位于汕头市一个城中村，经营不规范，没有登记谢顶男的身份信息，也不清楚那个女死者是谁，导致案件推进十分困难。
警方在306房间的床上发现了一个黑色的塑料袋，里面有一些化妆品和一袋开了封口的情人梅。这些化妆品价格不高，属于平价产品，警方由此推断死者生活水平一般。警方调取了周边的监控，可并没有在里面发现谢顶男的身影，看来他对周围的环境很熟悉，有意避开监控逃走了。这时307房间的客人反映，下午4点多，他听见隔壁有女人的叫喊声，警方推测，那时很可能就是女受害人遇害的时间。
那她应当就是在此前进入306房间的。专案组立马调取了当天下午4点之前的监控，有了时间支点，工作很快有了突破。警方在监控中很快找到了谢顶男的身影，他3：51分左右从旅馆里出来，最终停在一家菜市场门前。停了几分钟后，他又往前迎了几步。一个穿着红上衣的女人出现，两个人一起往旅馆方向走去。两人的状态很自然，红上衣全程没有被胁迫的样子。
下午5:17分，谢顶男一个人离开了小旅馆，红上衣已经不见了。直到晚上快9点时，谢顶男骑着摩托车驮着两个黑色的箱子又回来了。谢顶男这次回来很可能是为了搬运尸体，只是没想到刚刚将装有红上衣躯干的箱子搬下楼，就被服务员发现了，导致案发。红上衣到底是谁？她为什么和谢顶男进入小旅馆不久就遇害了呢？专案组向周边的县市发出了协查通报，很快，相邻的揭阳警方说在汕头这起凶杀案发生半年前，他们那里曾经发生过一起抛尸案，凶手的作案手法和汕头这起凶案十分类似。
