1990年4月2日，就讀於日本東京禦茶水女子大學四年級的女大學生井口真理子，獨自壹人搭機到達臺灣進行自助旅行，投宿於臺北國際青年之家。3日，在臺北市觀光；4日上午寄明信片給家人，中午搭乘自強號南下臺南，認識壹名李姓年輕男子，當晚投宿其家中。5日、6日由李姓男子陪同在臺南市觀光。7日上午，真理子寄信給家人後，由李姓男子載往臺南車站搭乘復興號前往高雄，中午12時許步出高雄車站剪票口，自此行蹤成謎。18日井口真理子預定搭乘返日的聯合航空828號班機無人取消她預定的機位，內政部警政署入出境管理局（即今內政部入出國及移民署）亦查無真理子的出境紀錄。25日，真理子的母親井口久子抵臺尋找愛女，並由日本交流協會陪同正式向內政部警政署報案。
在接獲報案後，警政署通令全國各縣市警察機關進行協尋，並無所獲。6月27日，刑事警察局與高雄市政府警察局組成“〇四〇七聯合專案小組”，懸賞新臺幣五萬元。家屬亦提供日幣五十萬懸賞。由於臺南市的李姓男子是井口真理子最後的接觸對象，因而被專案小組列為重要關系人，但他的說詞及行蹤均交代得相當詳細，因而獲得釋回。7月7日，警方接獲線報指稱井口真理子已慘遭殺害，並被埋屍於臺南縣新市鄉壹處公墓，隔日警方派員大規模搜索，但並無所獲。7月18日，井口久子二度到臺灣尋女，仍未有所獲。9月6日，井口久子三度到臺灣尋女，並成立“井口真理子搜索後援會”，唯仍壹無所獲。
10月間，專案小組根據線報約詢出租車司機劉學強，但因其精神狀況不穩定，加上供詞反復，因此並無所獲。12月6日，警政署長下令將懸賞獎金提高到新臺幣壹百萬元，且必須做到“活要見人，死要見屍”。1991年1月4日，在臺中縣後裏鄉的壹處甘蔗園內，發現壹具與井口真理子特征高度相似的無名女屍，但在經過牙齒X光照片比對後，確認並非失蹤的井口真理子。
在井口真理子失蹤近壹年後，1991年3月4日，專案小組根據可靠線報，認為先前遭到約詢，住在高雄市小港區的出租車司機劉學強涉有重嫌，前往其住處加以逮捕。
遭到逮捕後，劉學強在自白書中坦承犯案。其於自白書中指出，他於去年（1990年）4月7日在高雄車站前的建國三路騎樓，看見獨自背著背包的井口真理子，上前搭訕才發現真理子是日本人，在筆談後得知真理子欲尋找住處，便騎機車將真理子載回小港區住處。隨後兩人壹同前往澄清湖、鳳山、大統百貨等地遊玩，當晚真理子便隨同劉學強返回其住處休息。關於殺人經過，劉學強供稱他於8日清晨持十字弓，向井口真理子頭部發射四箭後，將其頭顱砍下放入塑膠袋，屍體則以床單包裹，連同作案穿著的血衣、作案用的十字弓、井口真理子的背包，分散在不同地點丟棄。在棄屍時唯恐被人發現，便淋上汽油焚屍，另外也燒毀真理子所睡的床板。
劉學強坦承犯案後，於5日遭到法院收押。隨後警方多次借提劉學強詢問棄屍地點，但劉學強供詞反復，有時說在臺南縣，有時說在臺南市，使警方數度往返臺南與高雄間，但都壹無所獲。3月7日，劉學強坦承棄屍地點位於臺南市崇明十三街壹處空地，頭顱則丟棄於南門街附近的垃圾子車。3月9日，專案小組前往劉學強供稱的棄屍地點開挖，在被砍掉的大樹樹根下挖出壹百多塊大小屍骨，並送往臺北進行鑒定，但由於頭顱被丟棄之後被運往臺南縣仁德鄉垃圾掩埋場，時日已久，開挖所費不貲，尋找頭顱的計劃被迫取消。隨後根據劉學強的供詞，陸續尋獲井口真理子的手電筒、萬用刀、洋傘等遺物及作案用的十字弓。3月14日，井口久子再度抵臺。在經知名法醫楊日松及國際刑事專家李昌鈺等人鑒識後，確定所挖出的屍骨就是失蹤已久的井口真理子。
4月11日，專案小組以《刑法》殺人、侵占、侵害及遺棄屍體罪嫌，將劉學強移送高雄地檢署偵辦。專案小組在移送書中引述秘密證人證詞，認定劉學強系因覬覦井口真理子的姿色，意圖非禮遭到拒絕，因而惱羞成怒，趁真理子熟睡之時予以殺害，並在行兇後玷汙其屍體，還取走真理子身上的現金。移送書中也指出雖然未能找到井口真理子的頭顱，但根據血型、身高、遺物、人證等，均足以證明死者便是井口真理子。11月24日，高雄地方法院依殺人及遺棄屍體罪嫌，判處劉學強死刑，因劉學強符合精神異常的減刑條件，減為無期徒刑，褫奪公權終身。
1993年5月3日，井口真理子的遺骨在臺灣火化，並由其母井口久子專程到臺灣運送返回日本。