警方深入调查了两人的背景，发现他们的社会关系十分简单，没有债务纠纷，没有情感纠葛，也不存在私人恩怨，根本没有被人杀害的动机。而且他们的财物并没有丢失，只是一些不值钱的衣服和书本不见了，这看起来并不像是抢劫杀人案。从梁小姐尸体的情况来看，衣衫不整，内衣裤被扯下，乳房有牙印，最初警方认为这是一起典型的强奸杀人案。
然而，进一步的尸检却出现了一些奇怪的现象。梁小姐并没有被强奸，下体的隐隐血迹是因为处于生理期。她的私处虽有擦痕，但并非是被人的器官造成的，而是被树枝之类的硬物所伤。这让警方感到十分困惑，歹徒如果是为了劫色，为什么没有实施强奸呢？而且歹徒的杀人手段十分怪异，分别制服两人后，用胸罩将他们勒死，还把内衣和胸罩分别塞进受害者嘴里，这种行为充满了变态倾向，似乎并非普通的强奸杀人案。
此时，警方联想到了一个月前在几乎同一地点发生的一起非礼案。当时，有一对情侣在那里亲热后准备各自回家，两人相距二三十米远。突然，树林中冲出一个壮汉，将女孩按倒在地乱摸。男孩见状急忙赶来救人，却被歹徒用石头砸中头部，一时倒地不起。不过男孩很快恢复了意识，他抄起路边的一根树枝就冲了过去。与此同时，女孩拼命抵抗，不断呼救，还抓伤了歹徒的脸。歹徒见势不妙，仓皇逃入树林，消失得无影无踪。女孩虽没有被强奸，但嘴唇、手臂、腿部和下体都被歹徒咬伤或抓伤。据这对情侣回忆，歹徒身高约 1 米 7，短发，微胖，身体很健壮。奇怪的是，当时 4 月的香港气温并不高，歹徒却赤裸着上身，而且在袭击女孩时，他嘴里说着一些毫无逻辑的疯话，看起来不太正常。
1970 年的香港，警察队伍存在着腐败现象，办事效率也很低。那起非礼案中，女孩只是受了轻伤，男孩也只是头部破皮，在当时并没有引起警方足够的重视。他们只是在附近简单调查了一下，没有发现线索，便将此案搁置，不了了之。
没想到一个月后，同一地点竟然发生了如此残忍的杀人案。警方这次不敢懈怠，立即调动大量警力展开侦查。很快，他们从龙虎山附近的街坊那里得到了线索。街坊们说，山上经常有一个疯子徘徊，这种情况已经持续了一两年，大家都叫他疯佬。疯佬在不发病的时候，看起来还算正常，靠捡拾破烂换钱维持生活，也不会去骚扰别人。但是，他似乎受过感情刺激，只要看到年轻男女亲热，就会情绪失控，要么胡言乱语地骂人，要么冲上去吐口水、拉扯。而且他本身就很健壮，一旦发起疯来力气更大，几个人都拉不动。疯佬平时行踪不定，经常在龙虎山一些废弃的屋子里睡觉。
警方根据线索在龙虎山反复搜索，终于找到了疯佬的临时住所。当他们进入那间破屋时，被眼前的景象震惊了。屋内藏着陆老师的一件西装外套，上面还有血迹，以及遇害梁小姐的英文书和数学书。很明显，疯佬到过案发现场。
警方决定在破屋设下埋伏，没过多久，疯佬就回来了，警方顺利将其抓获。那对曾被袭击的情侣辨认后，确认疯佬就是之前非礼女孩的人。
但是，疯佬到底有没有杀人呢？有没有可能他只是路过现场，拿走了死者的衣服和物品呢？警方一时无法证实。就在这时，一个重要证据出现了。疯佬的牙齿很有特点，有多颗牙齿脱落或部分断裂。而梁小姐尸体的乳房上有几个非常明显的牙印，甚至皮肤都被咬破了。法医仔细对比了牙印和疯佬的牙齿，发现二者完全吻合。同时，疯佬自己交代，非礼梁小姐时曾咬伤了手指，一些血迹滴落在裙子上。警方对裙子上的血液进行化验，发现果然有两种血型，其中未知的血型与疯佬完全相符。至此，证据确凿。
那么，这个疯佬究竟是什么人呢？他真名陈耀，31 岁，原本是一名普通工人。27 岁时，他遭遇了一场车祸，脑部和下体受到严重损伤。经过治疗后，他有时会变得疯疯癫癫，而且完全丧失了性能力。当时，他有一个同居女友，是同厂的女工。女友发现他出事后，便抛弃了他。这对他造成了极大的精神刺激，使他的疯癫症状更加严重。后来，他的病情愈发严重，从家里跑了出来，在香港四处游荡。他的家人与他关系并不亲密，也就任由他四处漂泊。
疯佬被捕后，一直胡言乱语，无法正常审讯。不过由于证据确凿，最终他被关进了青山精神病院。而那对无辜的情侣，却在美好的青春年华，在本应充满欢乐的日子里，莫名其妙地丢掉了性命，只留下无尽的惋惜和人们对这起惨案的恐惧与反思。
