พันตำรวจเอก สมชาย ไชยเวช ผู้บังคับการตำรวจภูธรจังหวัดพิษณุโลก ได้รับมอบหมายให้ทำคดีนี้[1][5]

ไม่มีรายละเอียดมากนักเกี่ยวกับผู้เสียหาย นอกจากว่า เป็นหญิงอายุราว 20 ปี ผิวดำแดง สูง 155 เซนติเมตร หน้ากลม ผมสั้น วันเกิดเหตุสวมเสื้อสีน้ำตาลและกระโปรงผ้าดิบสีขาว[1] บางแหล่งข้อมูลว่า ผู้เสียหายชื่อ สำเนียง[5] ตำรวจพบญาติผู้เสียหายในวันที่ 9 กันยายน พ.ศ. 2520 โดยได้บิดาและมารดาของผู้เสียหายมายืนยันศพ และให้การว่า ผู้เสียหายมีสติไม่สมประกอบ เคยถูกชำเราจนตั้งครรภ์มาแล้ว เมื่อคลอดแล้วออกจากบ้านไปโดยขึ้นรถไฟที่สถานีบ้านดารา อำเภอพิชัย จังหวัดอุตรดิตถ์[1]

การสืบสวนต่อได้ความว่า วันที่ 27 กรกฎาคม พ.ศ. 2520 เวลาราว 23 นาฬิกา ผู้เสียหายขึ้นรถไฟขบวนเร็วที่ 37 เชียงใหม่–กรุงเทพฯ จากสถานีบ้านดาราโดยไม่มีตั๋ว จึงถูกเจ้าหน้าที่ไล่ลงบริเวณสถานีพรหมพิราม[4] เมื่อลงรถไฟแล้ว ผู้เสียหายเดินโซเซด้วยความหิว เพราะไม่มีเงินติดตัว จนไปพบชายวัยรุ่นสองคนบอกว่า จะพาไปรับประทานอาหารที่งานแต่งงานอีก 300 เมตรข้างหน้า แต่กลับพาไปไร่ข้าวโพด แล้วเรียกเพื่อนอีกสองคนออกมาช่วยกันฉุดลากเข้าไปชำเราทีละคน[1] เมื่อคนที่งานแต่งงานทราบเรื่อง ก็พากันมาร่วมชำเราด้วย[1] การชำเราดังกล่าวดำเนินไปสองชั่วโมง โดยมีชาวบ้านในละแวกนั้นซุ่มดู แต่ไม่มีผู้ใดช่วยเหลือผู้เสียหาย[1] จนกระทั่งผู้เสียหายถูกบีบคอตายระหว่างถูกชำเรา จากนั้น ผู้ชำเราช่วยกันแบกศพผู้เสียหายไปวางให้รถไฟทับบนรางรถไฟเพื่ออำพรางคดี โดยเจาะจงให้ทับตรงอวัยวะเพศเพื่อทำลายร่องรอยการชำเราด้วย[1] รถไฟขบวนเชียงใหม่–พิษณุโลกแล่นมาทับร่างผู้เสียหายจนศีรษะขาดในเวลา 3 นาฬิกาของวันถัดมา กลุ่มผู้ชำเราจึงหิ้วศีรษะผู้เสียหายไปทางทิศตะวันตกห่างจากทางรถไฟไป 20 เมตรเพื่อทำพิธีไสยศาสตร์[1] พิธีนี้ทำขึ้นเพื่อสะกดวิญญาณ และเป็นเบาะแสหนึ่งที่ทำให้ตำรวจเห็นว่า ความตายครั้งนี้ไม่ใช่อุบัติเหตุ[5]