两人到达南京时，天已经快黑了。陈光亮在玄武湖火车站附近找了个小旅馆，故意不用自己的身份证登记，而是用刘晓桃的身份证登记了323和335两个房间。
晚饭过后，两人又发生了性关系。陈光亮再次要钱遭拒，一怒之下打了刘晓桃，还在厕所里抓着她的头发往墙上撞，刘晓桃哭着求饶。陈光亮用左手勒住她的脖子，用膝盖压着她的胸部和颈部，不断要钱。
两人纠缠时，刘晓桃扯掉了陈光亮的眼镜，陈光亮愤怒了，脑袋里一片空白，使劲儿掐刘晓桃的脖子……不知道过了多久，等他反应过来时，才意识到刘晓桃已经死了。看到昔日的女朋友面容狰狞，陈光亮慌了。他不停按压刘晓桃胸口，还把她拖到卫生间用水淋，希望女朋友苏醒过来。然而奇迹并没有发生。
陈光亮把刘晓桃搬上床，用被子盖住。拿了她的钱包和金项链，在凌晨12点左右，趁着夜深人静悄悄逃离了旅店。
次日，陈光亮回到连云港，他告诉父亲，自己打架可能打死了人，需要出去躲一躲。
这一躲就躲了16年。
旅社的多名服务员证实，两人入住当天，刘晓桃曾偷偷下楼，把随身携带的2.5万元现金存到服务台，还反复嘱咐，钱只能她本人来取，包括和她同行的男子都不能取。据此，江苏省南京市人民检察院认定，陈光亮因钱款纠纷，采取扼、勒刘晓桃颈部的方式致其当场死亡，犯故意杀人罪的事实清楚，证据确实充分。
四个版本的供述
陈光亮归案后也曾供述自己是为了“练胆”才杀人，随后又改口称是因为“嫖资纠纷”起了杀心。2015年6月30日，陈光亮又称杀人动机是“钱款纠纷”，还有七次供称玩“性窒息游戏”致人死亡。前后四种不一致的供述引起了辩护律师的注意。
2015年11月27日的讯问笔录中，也记录了陈光亮供述事发当天的情况。“过程中我很紧张，外面经常有声音，听起来很像是警察在敲门，我紧张中就不小心把她掐死了。”陈光亮回忆，后来发现刘晓桃“不动了”，他并没在意，“还以为她和我一样听到外面的声音起了警觉。”直到发现刘晓桃“眼睛睁得很大，嘴巴张开，舌头也伸出来了”，陈光亮才知道她已经死了。
后来，他还试图唤醒刘晓桃，但没有成功。“我给她压胸，想看能不能把她救活。又把她抱到洗手间里想用冷水激一下看行不行，后来还是不行我就把她抱回床上拿被子盖起来只露出头发。”陈光亮供称。
一审中，陈光亮当庭供述，他在侦查及审查起诉阶段关于玩性窒息游戏的供述都属实，其他供述均不属实。
“以前就是想找一个稍微体面一点的理由，不想让爸、妈还有小孩他们看不起。”“在我老婆眼里，这种变态的性倾向都是很下流的，嫖娼她还能接受，但如果她知道我有这种性倾向的话，可能想起来跟我在一起过都会很害怕。”陈光亮接受警方问询时说。
北京云智科鉴咨询中心的审查论证人胡志强在《法医学书证审查意见书》中表示，根据案情和尸体检验情况，刘晓桃的死亡原因系机械性窒息死亡无异议。但是，窒息是如何发生的，需要具体分析。
胡志强曾在“湖南黄静死亡案”“福建念斌投毒案”“河北聂树斌杀人案”“海南陈满杀人案”等案件中担任鉴定或论证专家，从事法医鉴定工作30余年。他认为，根据现场的情况分析，刘晓桃颈部的损伤较为零散，按压的力量较轻，符合反复多次按压形成；且身上没有明显的抵抗伤，符合性活动中的自愿受虐状态；卫生间内发现一枚金色耳环，提示可能在卫生间有过施救过程。因此，不能排除刘晓桃系陈光亮在不正当的性活动中导致意外窒息死亡。“窒息游戏致人死亡的说法和现场情况比较吻合。”胡志强表示。
