案發當天，台中市警第六分局獲報後，隨即成立專案小組，調閱飯店周邊監視器，發現廖姓男子犯案後先步行離開，再轉搭計程車前往台中國際機場，疑似準備搭機離境。警方報請台中地檢署檢察官指揮，火速趕往機場，在2樓候機區將廖男拘提到案。
辦案人員發現，廖男落網時雖已更換衣著，但左手刺青一眼就可明顯辨認，成為破案重要關鍵。檢警隨後查扣其犯案時穿著的黑色衣褲、手機、護照等證物，並持續清查監視器畫面、住宿資料、通聯紀錄與入出境資料，釐清是否有人事前掌握矢板行程、協助踩點或安排離境。
初步調查顯示，33歲廖男持香港護照入境，7月2日來台時，曾與另一名同樣出生中國、持香港護照人士同行。該名同行者在案發前一日先行離台，廖男則轉住矢板演講飯店對面旅館，相關動線是否涉及踩點、跟監或分工，成為偵辦重點。
廖男供稱來台觀光，但檢警認為其犯案後換裝、直奔機場，且疑似多次出現在會場周邊，並非單純臨時起意。台中地檢署複訊後，認定廖男涉傷害及以強暴方式犯公然侮辱等罪嫌重大，並涉犯《反滲透法》，有逃亡、滅證、勾串共犯及幕後主使者之虞，向法院聲請羈押禁見獲准，強調會正視境外勢力「跨境鎮壓」之國安風險，對此類不法行為，必定從嚴究辦，以確保社會公共秩序與人民生命安全。
