1月7日早上，O記召開首次調查會議，派員到曾詩樂位於屯門眼科中心辦公室蒐證，聯絡曾詩樂家人，了解她的生活圈子、感情狀況，有否與人結怨等。

刑事情報科調查曾詩樂過去三個月的電話記錄，查看在香港的財產，包括銀行存款有否被人移動過。

1月13日，內地公安專案小組憑手機定位追蹤功能，在河南拘捕費東升，扣押在深圳鹽田公安分局，起回曾詩樂失去的iPhone手機。

費東升接受公安盤問時，聲稱是酒店新請來的員工，看見曾詩樂衣着光鮮，使用名牌相機，打她主意謀財害命。

費東升後來更改口供，說2012年12月20日由河南到達深圳，為搵快錢，揀選豪宅或高級酒店爆竊，先後犯下多宗盜竊案。

12月24日，乘坐巴士往大梅沙，買了一部二手單車閒蕩。

當晚，路經大梅沙萬科東海岸藍色會所酒店，發現曾詩樂房間露台門打開，利用露台旁的梯形設計裝飾，爬上二樓潛入房間盜竊，被曾詩樂發現。

費東升扼頸令曾詩樂窒息致死，在房間逗留兩小時，掠走曾詩樂的iPhone手機及一部數碼相機，由原路離去，乘的士到深圳火車站，凌晨四時許乘火車到廣州，轉乘普通快車返回洛陽。
要求裝修公司老闆重新聘用他，12月28日上班，整個掠財與殺人過程是一人所為。

香港O記接獲公安通知，費東升已落網，河南派出所對傳媒否認有涉案人士被捕，負責案件的鹽田公安沒有進一步透露案件。

同日，曾詩樂在紅磡世界殯儀館舉殯，採用天主教儀式，靈堂中央橫匾掛有「永遠懷念」四字，逾二百名教友及同事到來弔唁。
曾詩樂男友黃錦就沒有露面，只送上花圈，上面寫上「親愛的樂：永遠懷念妳，就敬輓」。

1月14日早上，曾詩樂遺體運往柴灣歌連臣角火葬場火化，屯門醫院院長及曾詩樂同事出席送別。

晚上，曾詩樂追思彌撒，親友讀出曾詩樂母親在悼念卡上的悼詞：「詩樂：你是我的好女兒，一位好醫生，一個愛護動物，愛護朋友的好天使。我不明白，為甚麼你不能活在世上多幾年，也許妳太辛苦了，你照顧你的病人，你的姊姊和母親、妳的愛人，妳的興趣、妳的健康……」

「也許天主要妳作一個工具，幫助祂去拯救罪人，特別是她的『至愛』，那麼，我就無話可說，願天主赦免妳的罪，願眾多的天使，和妳載歌載舞回到父家。母親」

1月15日早上，公安押費東升到酒店重組案情。
1月16日 ，警方發言人表示接獲深圳公安通知，日前拘捕一名二十三歲姓費內地男子，起回案中部份失物，包括受害人的手機。

公安經過近三個月調查，發現費東升手機記錄顯示，案發前曾與殺手中介人聯繫，費東升推翻早前劫殺口供，承認收錢殺人。

公安相信涉及「判上判」謀殺，主謀是香港人，案件並非單純劫殺案，而是有預謀殺死曾詩樂，公安要求香港警方協助提供曾詩樂背景資料。

2013年9月，案發酒店易手，由「藍色海岸酒店有限公司」經營，「藍色會所」易名為「藍色海岸酒店」。

費東升被控故意殺人及盜竊罪，10月23日 ，案件在深圳市中級人民法院開審。

控方在庭上承認尚未查明殺人動機，法醫證實曾詩樂手指甲上的人類皮屑，基因與費東升基本一致，檢獲的iPhone手機屬曾詩樂所有。

事發當晚閉路電視拍下戴白色口罩及手套男子，在酒店附近徘徊，該男子其後坐的士，由大梅沙往深圳火車站，再乘另一的士去西火車站，之後乘另一的士去北火車站。
用費東升的身份證購買往河南火車票，2012年12月26日凌晨四時，登上返回河南列車。

深圳公安調查後，今年一月在河南拘捕當時仍在上班的費東升。

費東升在庭上推翻口供，說「基本上不屬實」。
控方問及費東升為何會由河南往深圳，費東升解釋，案發前流傳世界末日傳言，覺得不安心，希望到香港「走走」，途經深圳時發現遺失身分證，無法赴港後，坐上的士前往海邊。

感到疲累走近酒店希望留宿，與一名陌生女子在街上爭執，被抓傷左臉，忘記爭執時間及起因，雙方其後如何了事，堅稱案發時正在爬山，不清楚身處何處。

費東升堅稱閉路電視拍到的人不是他，他的身份證在由河南乘火車到深圳時遺失，懷疑被人拾獲利用。

控方說曾詩樂是天主教徒，與男友分房入住，費東升當晚拍打曾詩樂房門，曾詩樂開門不足十秒，遭費東升擊打倒地，隨即上前扼頸殺害曾詩樂，將屍體拖往浴缸淋濕，花近兩小時處理現場，拿走曾詩樂財物後，由窗台爬出逃逸。

費東升稱落口供前遭公安嚴刑拷打，以電棍打他，將他用手銬鎖在鐵窗，造成身體多處受傷，至今傷痕仍在，若他不認罪，公安威脅要他的家人一起坐監。

辯護律師指出，費東升沒有為上述片段的筆錄文件簽名，在他有簽署的筆錄中，均否認殺人。

法官向控方了解，控方稱費東升親口講述案發經過，公安人員說費東升曾在重慶當兵，反偵訊能力極強，多次拒絕在口供紙上簽署，必須與他打心理戰，包括以閒談方式錄口供。

控方當庭播放一段公安為費東升錄口供片段，公安不時向坐在椅上，神態輕鬆的費東升遞香煙，彼此有說有笑，談話內容則不太清晰。

費東升在河南洛陽一間裝修公司任職，2012年12月28日恢復上班，一直戴黑色口罩，同事問他原因，他解釋是面部有傷痕，多次在同事面前炫耀有部黑色iPhone。

費東升的姐夫指出，費東升從深圳回來後，一直顯得滿懷心事。

家人為他聘請兩名律師辯護，辯護律師指出，閉路電視曾拍下另三名疑人。
控方說經公安查明，三人是酒店聘請的消毒工人，並無可疑。

控方在庭上宣讀曾詩樂親友供詞，曾詩樂母親供稱，女兒性格開朗，與男友黃錦就表面要好，她覺得黃錦就性格孤僻，曾詩樂遇害後行徑可疑，一度懷疑黃錦就涉及殺害女兒。

曾詩樂姊姊曾詩雅供稱，曾詩樂去年早就提及會與男友到深圳共渡聖誕。
12月25日晚上約九時，她曾發短訊給曾詩樂，曾詩樂有簡短回覆，後來斷絕音訊，其後揭發曾詩樂被遇害。

深圳康寧醫院法醫報告顯示，費東升存在不良人格特質，犯案時沒有精神病症影響，辨認和控制能力均在正常範圍。

控方強調案件證據確鑿，要求法院就故意殺人及盜竊兩罪追究刑責，經過不足三小時庭審，法院宣布案件擇日宣判，費東升還柙深圳第二看守所待判。

刑事審訊後，曾詩樂家屬代表律師，提出三百萬元人民幣民事訴訟賠償，包括二百萬元死亡賠償，五十萬元殮葬費及五十萬元撫養女兒費。
費東升即時回應稱：「我沒有幹過這種事情，我沒有意見。」，法院在傍晚約六時半宣布擇日宣判。

費東升一審罪名成立判處死刑，緩期兩年執行，他提出上訴。

2014年6月20日，廣東省高級人民法院二審駁回上訴請求，維持死緩原判。

費東升在廣東省韶關監獄服刑，6月24日，減為無期徒刑，剥奪政治權利終身。