1990年4月2日，就读于日本东京御茶水女子大学四年级的女大学生井口真理子，独自一人搭机到达台湾进行自助旅行，投宿于台北国际青年之家。3日，在台北市观光；4日上午寄明信片给家人，中午搭乘自强号南下台南，认识一名李姓年轻男子，当晚投宿其家中。5日、6日由李姓男子陪同在台南市观光。7日上午，真理子寄信给家人后，由李姓男子载往台南车站搭乘复兴号前往高雄，中午12时许步出高雄车站剪票口，自此行踪成谜。18日井口真理子预定搭乘返日的联合航空828号班机无人取消她预定的机位，内政部警政署入出境管理局（即今内政部入出国及移民署）亦查无真理子的出境纪录。25日，真理子的母亲井口久子抵台寻找爱女，并由日本交流协会陪同正式向内政部警政署报案。

在接获报案后，警政署通令全国各县市警察机关进行协寻，并无所获。6月27日，刑事警察局与高雄市政府警察局组成“〇四〇七联合专案小组”，悬赏新台币五万元。家属亦提供日币五十万悬赏。由于台南市的李姓男子是井口真理子最后的接触对象，因而被专案小组列为重要关系人，但他的说词及行踪均交代得相当详细，因而获得释回。7月7日，警方接获线报指称井口真理子已惨遭杀害，并被埋尸于台南县新市乡一处公墓，隔日警方派员大规模搜索，但并无所获。7月18日，井口久子二度到台湾寻女，仍未有所获。9月6日，井口久子三度到台湾寻女，并成立“井口真理子搜索后援会”，唯仍一无所获。

10月间，专案小组根据线报约询出租车司机刘学强，但因其精神状况不稳定，加上供词反复，因此并无所获。12月6日，警政署长下令将悬赏奖金提高到新台币一百万元，且必须做到“活要见人，死要见尸”。1991年1月4日，在台中县后里乡的一处甘蔗园内，发现一具与井口真理子特征高度相似的无名女尸，但在经过牙齿X光照片比对后，确认并非失踪的井口真理子。

在井口真理子失踪近一年后，1991年3月4日，专案小组根据可靠线报，认为先前遭到约询，住在高雄市小港区的出租车司机刘学强涉有重嫌，前往其住处加以逮捕。

遭到逮捕后，刘学强在自白书中坦承犯案。其于自白书中指出，他于去年（1990年）4月7日在高雄车站前的建国三路骑楼，看见独自背着背包的井口真理子，上前搭讪才发现真理子是日本人，在笔谈后得知真理子欲寻找住处，便骑机车将真理子载回小港区住处。随后两人一同前往澄清湖、凤山、大统百货等地游玩，当晚真理子便随同刘学强返回其住处休息。关于杀人经过，刘学强供称他于8日清晨持十字弓，向井口真理子头部发射四箭后，将其头颅砍下放入塑胶袋，尸体则以床单包裹，连同作案穿着的血衣、作案用的十字弓、井口真理子的背包，分散在不同地点丢弃。在弃尸时唯恐被人发现，便淋上汽油焚尸，另外也烧毁真理子所睡的床板。

刘学强坦承犯案后，于5日遭到法院收押。随后警方多次借提刘学强询问弃尸地点，但刘学强供词反复，有时说在台南县，有时说在台南市，使警方数度往返台南与高雄间，但都一无所获。3月7日，刘学强坦承弃尸地点位于台南市崇明十三街一处空地，头颅则丢弃于南门街附近的垃圾子车。3月9日，专案小组前往刘学强供称的弃尸地点开挖，在被砍掉的大树树根下挖出一百多块大小尸骨，并送往台北进行鉴定，但由于头颅被丢弃之后被运往台南县仁德乡垃圾掩埋场，时日已久，开挖所费不赀，寻找头颅的计划被迫取消。随后根据刘学强的供词，陆续寻获井口真理子的手电筒、万用刀、洋伞等遗物及作案用的十字弓。3月14日，井口久子再度抵台。在经知名法医杨日松及国际刑事专家李昌钰等人鉴识后，确定所挖出的尸骨就是失踪已久的井口真理子。

4月11日，专案小组以《刑法》杀人、侵占、侵害及遗弃尸体罪嫌，将刘学强移送高雄地检署侦办。专案小组在移送书中引述秘密证人证词，认定刘学强系因觊觎井口真理子的姿色，意图非礼遭到拒绝，因而恼羞成怒，趁真理子熟睡之时予以杀害，并在行凶后玷污其尸体，还取走真理子身上的现金。移送书中也指出虽然未能找到井口真理子的头颅，但根据血型、身高、遗物、人证等，均足以证明死者便是井口真理子。11月24日，高雄地方法院依杀人及遗弃尸体罪嫌，判处刘学强死刑，因刘学强符合精神异常的减刑条件，减为无期徒刑，褫夺公权终身。

1993年5月3日，井口真理子的遗骨在台湾火化，并由其母井口久子专程到台湾运送返回日本。