这起案件的凶手真是自作聪明，为了干扰警方破案可谓是绞尽脑汁。不过最终的‘自作聪明’反而还给案件提供了有力的线索。
2010年11月29日晚上六点多，河北省三河市公安局刑警大队接到群众报案，在居河河边发现一具女尸。警方赶到后立即对尸体进行了打捞。死者是一名女性，双手被鞋带捆绑，衣着十分凌乱，胸罩反穿，内裤被褪至膝盖以下，死者身上除了一串钥匙以外没有任何物品。
初步尸检后，警方发现死者颈部有明显勒痕，大腿根部有皮下出血的现象。女尸的出现让三河警方想起不久前三河市黄土庄派出所接到的一起报案。在十月底，黄土庄镇有一辆黑色轿车被遗弃在路边，被遗弃车辆车门未锁，车牌照也不见了。警方勘查时，在轿车前排下面发现了一小块红色斑迹，经检验该斑迹是人血。
就在发现遗弃车辆的几天后，三河警方又接到了天津蓟县警方发来的寻找女司机的协查通报。如今，伴随着女尸的出现，一起车辆失踪的女司机案就都串联了起来。
当晚，警方就对侦破工作进行了部署。首先，法医立即解剖被害人遗体，寻找致死原因以及更有价值的线索，其次，对遗弃车辆上找到的血迹样板进行DNA提取，另外核实进行协查，通报失踪女司机的相关信息。
案发第二天一大早，为了验证死者是否是蓟县失踪的女司机，一组侦查员带着被害人身上发现的钥匙赶往蓟县。蓟县失踪的女司机张某时年43岁，离异独居。侦查员发现死者身上的钥匙能打开张某家的房门。这就说明死者很有可能就是失踪的张某。
为了进一步确定被害人，侦查员提取了张某亲人的DNA信息，送回三河市与被害人的DNA进行比对。与此同时，三河警方在蓟县车管所证实，三河境内发现的遗弃车辆所属人正是被害人张某。
案发第二天的下午，河北省三河市公安局法医实验室传来消息，张某亲人的DNA与被害人DNA比对结果完全吻合，因此被害人确定为天津蓟县失踪的女司机张某。法医发现，被害人的颈部有明显勒痕，但遭受暴力袭击并不是受害者死亡的真正原因，死者的气管内有泥沙，胃内有水的胰液，肝、肺都有水肿迹象，证明死者是溺水而亡。
经过进一步查验，法医在被害人阴道分泌物中提取到了呈液体状态男性遗留物，这说明死者还遭遇了性侵害。
由于被害人遗体在水中已经浸泡了一个月，三河警方决定请求上级专业部门给予技术支援。然而，想要从遗留物中提取到DNA信息，至少需要十几天左右的时间，警方只能先将目光转向别处。
之前，警方从遗弃车辆上还提取到了可疑的血迹，经DNA比对，被害人车上血迹与被害人的DNA并不相符。于是，三河警方将被害人车上血迹的DNA信息录入到国家公安部数据库中进行比对，仅仅几秒钟，数据库中就出现了一个完全匹配的DNA数据，而这个人竟然就在蓟县的看守所里。
DNA比对中的嫌疑人名叫赵海，对于自己的血迹为何会出现在被害人的车上，赵海无法解释。赵海交代，参与作案的有两人，一个是他，另外一个叫小江。赵海说自己是被小江胁迫的。赵海供述，小江与女司机张某认识，三人一同外出游玩时，小江与张某发生冲突。小江一气之下将张某杀害，自己因为旁观的一胁而被小江威胁，不得已才参与其中。
而当民警问起小江是谁时，赵海却说自己与小江是在网吧认识的，不知道他的真实姓名，更不知道他的家庭住址。赵海说，小江将女司机用鞋带勒死后，又开着被害人的车将尸体拉倒天津，行进到境内的河边抛尸，当时被害人并没有死亡，但他们却不知道。
随后，在小江的胁迫下，赵海开始卸被害人的车牌照，在卸车牌的时候，赵海不小心划伤的手掌，导致在车上留下的血迹。最后两人将车开到了三河市黄土庄镇。
按犯罪嫌疑人的供述，小江非常狡猾，他把被害人抛到天津境内的河中，又把被害人的车抛在三河市境内，想以人车分离的方式干扰两地警方破案。抛车之后。两人为了返回天津蓟县，赵海打电话给出租车公司叫了辆车。回到蓟县后，赵海就和小江分开了，从此两人就再也没有见过面。
虽然犯罪嫌疑人赵海的供述疑点重重，但专案组手中的DNA证据也只能证明赵海确实参与了此次作案，无法证明案发时赵海到底做了什么。如果找不到他所说的小江，案件将因为缺少决定性证据而陷入困境。
仔细分析犯罪嫌疑人赵海的口供，专案组认为，虽然赵海供述的有些内容完全不合逻辑，但在供述他和小江的作案过程时，似乎也存在着真实的部分。按照赵海的供述，他和小江曾搭乘出租车从三河市回到蓟县。
为了验证是否属实，专案组找到出租车公司。据出租车公司的一名司机反映，他在10月28日凌晨确实有搭载过两名男子到蓟县。出租车司机描述，案发当晚。他拉的两个乘客的体貌特征基本与犯罪嫌疑人赵海和小江的体貌特征吻合，案发当晚联系出租车公司的手机号码也确实是赵海的手机号码。
如此看来，作案者的确有两人。专案组认为，两人能在一起完成抢劫、强奸、杀人、抛尸等一系列犯罪，关系绝对非同寻常。赵海是在有意向警方隐瞒小江的情况。
侦查员通过调查，在犯罪嫌疑人赵海的通话清单中发现了一个可疑的手机号码，这个号码曾在10月27号下午四点多与赵海有过两次通话，一次是23秒，一次是39秒。专案组判断，这个在案发时间段里跟赵海电话联系的人，很有可能就是侦查员一直苦苦寻找的第二名嫌疑人小江。
通过讯问，赵海称，这个在案发之前频繁跟他联系的人是他的堂弟赵健。侦查员立即赶往蓟县对赵健展开核查。通过当地派出所，侦查员了解到，赵建本名赵东学，赵东学的体貌特征与赵海供述的小江以及出租司机描述的第二名嫌疑人的体貌特征基本吻合。
在走访赵东学家附近的二手手机店的时候，侦查员又有了重大的收获，被害人被抢的两部手机的其中一部就出现在二手手机店的柜台上。
据老板回忆，手机是一个年轻小伙以80元价格卖给他的。侦查员当即出示了赵东学的户籍照片，手机店老板一眼就认出了赵东学就是卖这部手机给他的那个小伙子。确认以后，三河警方立即决定开展抓捕工作，而此时赵东学早已经逃往了东北。
2010年12月13日，辽宁省凌源市公安局传来好消息，他们在凌源市的一个小区发现了犯罪嫌疑人赵东学的踪迹。
就在犯罪嫌疑人赵东学顺利落网的同时，一个让专案组期盼已久的好消息从公安部传来，在被害人体内提取的男性精液的DNA被成功提取，比对结果与犯罪嫌疑人的DNA完全吻合。在决定性的证据面前，犯罪嫌疑人赵海再也无法辩驳，只能如实交代案情。
犯罪嫌疑人赵海供述，2010年10月27日下午四点多钟，他和赵东学在蓟县顺城小区搭乘张某的出租车来到刘家顶村附近，两人对张某实施抢劫，随后由赵海驾车继续前行，来到一片极为偏僻的农田，在那里，赵海强奸了张某。
之后，在赵东学的协助下，赵海用鞋带勒昏了张某。两人开车来到了天津蓟县居河岸边，将被害人抛入河中。最后，他们又将出租车开到三河市抛弃。赵海本想用人车分离的方式干扰两地警方破案，谁知被害人的尸体阴差阳错的又漂流到了三河境内。
赵海承认小江是自己为了逃脱罪责虚构出来的。本案的主要犯罪嫌疑人是自己，赵东学是那个在一旁协助的人，而赵东学的家人也因涉嫌包庇和协助犯罪嫌疑人赵东学潜逃，被公安机关依法刑事拘留。
