10月28日凌晨2点，曾爱云在湘潭大学的保卫室经历了一场3小时的询问。到了上午8点，在警方询问中，陈华章自称是目击者，向警方提供了曾爱云的作案动机，并详细叙述了曾爱云“10点15分到10时41分”的“杀人过程”。
但警方发现，此前的一周里，陈华章曾多次购买安定片。周玉衡的水杯、电话卡以及杀人用的棕绳，都在陈华章的抽屉里。陈华章承认自己将16粒安定片磨碎、过滤后放入周玉衡的杯中。4人在图书馆门前见面时，周玉衡已经出现了药物反应。于是，陈华章从目击者变成了从犯，并称杀人事件由他和曾爱云两人合谋。
10月28日23点至次日凌晨2点半，在这场3个半小时的询问中，曾爱云做了第一次有罪供述。耐人寻味的是，几乎此后的3次有罪供述中，都写着一句：“(民警)做大量工作……”
10月29日上午，湘潭市公安局刑警支队重案一大队宣布破案，距离10月27日案发只有2天。随后，湘潭的报纸、电视便对外公布，曾爱云是这起“情杀案”的犯罪嫌疑人。陈华章同时被捕。
2004年7月，湘潭中院第一次开审本案，曾爱云当庭称自己无法忍受刑讯逼供才认罪。那时，他被要求长时间站“一字马步”，双手被反铐在铁架上，不断被掌掴、脚踢，他的嘴被打烂了，头也流着血。在一次供述中，他说：“我不想要这条命了。”
而在曾爱云的无罪供述中，他都坚称当晚始终和李霞在一起。他并不知道的是，李霞在证明他没有作案时间后的第二天，便被送进了湘潭市看守所。办案人员告诉她：“你现在不是证人的身份，而是犯罪嫌疑人的身份。”对此，钟致远不能接受，“关押证人是违法的。根据《刑事诉讼法》第97条，证人只能在家中、单位、公安机关或检察院作证，而不能在看守所。”
11月6日，办案人员拿着曾爱云的供词告诉李霞，曾已经承认杀人，如果坚持两人在一起，就是伪证罪。11月10日，李霞改称：“曾爱云离开了20分钟。”次日，她被无罪释放。
回到家中的李霞“实在不愿冤枉别人”，在2004年1月给办案民警刘江平发了两条短信，力证当晚一直和曾爱云在一起。2月24日，她又做出了同样的证供。5月9日，她被以伪证罪逮捕，关押在湘乡看守所。此时，曾爱云的案子甚至还没有开始一审。
12年3判死刑
2004年6月，李霞在看守所中要求出庭作证，并写信讲述自己为何多次口供不一。“说真话是要倒霉的，不是拘留就是逮捕。”但李霞的请求没有得到批准。此后，她再也不愿出庭作证，也不愿面对媒体。再后来，她被取消学籍，去深圳打工。
2004年7月14日，湘潭中院第一次开庭审理，5名办案民警出庭作证否认逼供，法院认定“不存在刑讯逼供”。9月11日，曾爱云第一次被判处死刑。陈华章被判处无期徒刑。
提出上诉后，2005年6月28日，湖南省法律援助中心指派钟致远作为他的二审辩护律师。钟致远看了整整一周卷宗，递交了两份辩护词。此后，他从没有一刻怀疑过曾爱云，“因为从证据上看，这就是一个冤案。”
陈华章的口供与曾爱云的有罪供述也存在不少矛盾。陈华章说，行凶时他在场;曾爱云则说，“行凶时”只有自己一个人。陈华章称，帮助处理尸体后，又回到308室;曾爱云则称两人一起离开。
钟致远忘不了第一次见到曾爱云的情形。“他当时笑容满面，觉得有希望了。”曾爱云并不了解那时的司法环境，“我的想法很理想化，我这个是冤案，检察院不行，中院应该看得出来吧?中院不行，高院应该看得出来吧?”而曾爱云的笑容在随后的多次死刑判决中消失了。
