枪击案发后，警察局长林炎田第一时间就率领刑事警察大队长、辖区左营分局长等人立即赶赴勘查现场，召集本局 (刑事警察大队、刑事鉴识中心、左营分局) 成立专案小组，报请桥头地检署吴检察官指挥侦办，采取跨区团队检警合作，以车追人方式展开调查缉凶。
案经专案小组积极调阅案发地周遭监视器，沿线构建枪手前来作案及逃逸路线轨迹，并派员在焚车现场进行刑事鉴识勘查，发现涉案枪手是从新竹南下驾驶权利车到高雄作案，并在案发后迅速换装从高雄再转搭由共犯驾驶接应车辆潜逃至台南，于当天再经嘉义、云林、南投，彰化逃逸至桃园藏匿，最后在偷渡集团掩护下南下屏东搭乘渔船潜逃出境。
高雄检警团队合作，动员百名警力，经派员实地勘查建构，逐一厘清枪手杨嫌与当天接应共犯真实身分与使用作案车辆影像，并掌握枪枝与车辆等关键性生物迹证，揭开此起跨国计划性犯罪，发现本案是以范姓主嫌为首之犯罪集团，在114年4月起，便精心策画将预备行凶阶段，区分为五大核心犯罪架构，以利密谋犯案及事后脱逃，分别为：
一、枪手集团。(规划任务与执行作案)
二、征信业集团。(安装设备，掌控罗姓被害人行踪)
三、权利车集团。(提供作案车辆预置特定山区备用)
四、接应脱逃藏匿集团(执行转运载送藏匿工作)。
五、偷渡出境集团。(安排渔船偷渡出境前往国外)。
专案小组锁定该集团「五大核心犯罪架构」成员真实身分与藏匿处所后，迅速动员本局百名警力，布下「天罗地网」在全台各地，从南到北展开缉凶，于8月22日案发日迄今，以坚壁清野查缉、辅以科技侦查方式，共计追查出该集团涉案车辆7部、2把作案枪械，并对于枪手集团共犯与提供作案车辆之权利车供应商、以及幕后掩护偷渡及潜逃出境之集团成员共计30人，分别依刑法杀人罪、组织犯罪防制条例、枪砲弹药刀械管制条例、藏匿人犯、伪造文书、入出国及移民法等罪嫌移送桥头地检署侦办。
另针对杨嫌等人潜逃境外藏匿部分，高雄市警局将报请刑事局启动国际合作方式，协调当地司法单位协助将其绳之以法。
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