案發當天上午，林義雄妻子方素敏與秘書田秋堇前往新店軍法處準備旁聽庭訊。方素敏中午前曾兩度致電住家，但無人接聽，心生不安，遂請田秋堇代為返家察看。
田秋堇返家查看驚見血染現場
下午約2時許，田秋堇抵達林宅，屋內一片寂靜。她在臥室發現林奐均趴臥床上，原以為只是熟睡，靠近後卻聽見孩子虛弱表示「背很痛，有人拿刀刺我」。掀開被褥，赫然見到大片血跡與刀傷。林奐均氣若游絲地懇求「阿姨不要離開我」，田秋堇隨即報警並呼叫救護車。
當時地下室燈光失靈，擔心兇嫌尚未離去，田秋堇未敢深入搜尋。隨後抵達的救護人員將林奐均送醫急救，她則請友人與警方協助尋找林母及雙胞胎的下落。
地下室尋獲雙胞胎皆遭致命一刀
警方最終在地下室樓梯間發現林義雄60歲母親游阿妹倒臥血泊。待電力修復後，又在儲藏室內尋獲雙胞胎林亮均、林亭均遺體。根據相驗結果，林母身中多刀身亡，雙胞胎皆為背部一刀刺入肺臟，傷後仍存活片刻。林奐均則身中6刀，因傷勢僅差毫釐未及要害，奇蹟生還。
有現場跡象顯示，兇嫌行兇後以棉被覆蓋林奐均，林母遺體旁亦出現俗稱「腳尾錢」的擺放情形，引發外界揣測行兇者可能具備專業背景。
監察院報告揭通聯紀錄 錄音卻遭銷毀
監察院於2023年公布調查報告，整理案發前後重要時間點。當日上午11時30分左右，方素敏自新店撥電回家，幼女接聽，家中一切如常。約11時55分，美籍友人家博（Bruce Jacobs）亦曾致電林宅與雙胞胎交談數分鐘。
中午12時左右，歹徒疑似闖入。林奐均放學返家按門鈴，一名男子開門讓她入內，隨即從背後刺殺。約下午1時10分，兇嫌自屋內撥打104查號台詢問餐廳電話，隨後又撥打至該餐廳短暫通話後掛斷。另有目擊者表示，曾在1時07分至08分間，看見一名約30歲、身高約170公分男子自林宅方向離去。
報告指出，案發期間林宅曾處於情治單位高度監控與監聽狀態，然而相關錄音資料事後卻遭銷毀或隱匿，使關鍵證據難以還原，亦成為案件至今未破的重要爭議。
倖存者遠赴海外
林奐均經搶救後奇蹟生還，後與母親赴美生活。林義雄出獄後前往美國深造，取得哈佛大學碩士學位，返台後仍長期參與民主運動與公共議題倡議。
