案件曝光後，台南市警二分局立即成立專案小組，沿著南門公園周邊道路、店家、民宅以及台南火車站等處調閱數百支監視器，逐步追查涉案者行蹤。警方經連日追查後，鎖定45歲戴姓女子，並於1日上午前往台北，在其住處將人拘提到案。
警方調查發現，戴女今年1月7日到台南遊玩，當天下午先在南門、健康路口附近購買包子，之後步行前往大南門碑林。約下午5時30分，她以橄欖油混合紅酒，將液體潑灑在園區石碑上，完成後離開現場，晚間7時許前往台南火車站搭車返回台北。
戴女面對警方詢問時坦承犯案，並表示自己認為以橄欖油混合紅酒潑灑石碑，是替文物「祈福」的行為。警方初步調查，戴女過去沒有犯罪紀錄，精神狀況也無明顯異常，全案將依涉嫌刑法毀損文物罪及違反《文化資產保存法》等罪嫌，移送台南地檢署偵辦。
至於遭潑灑甘油的石碑，目前由相關單位評估清理及修復方式，盡可能降低文物受到的損害。
對於戴女所稱的「祈福」理由，台南一名教會牧師表示，基督教祈福儀式應建立在雙方同意的情況下，石碑屬於政府管理的公有文物，若未經主管機關許可，不能由個人自行進行相關儀式。
牧師也指出，紅酒在基督教中確實具有象徵耶穌寶血的意義，主要是在聖餐禮中用來紀念耶穌，並沒有將紅酒潑灑在石碑上作為祈福儀式的宗教習慣。
日本警方日前逮捕一名39歲台籍女子，指她涉嫌於4月6日前往藥師寺時，朝寺內國寶佛足石潑灑含甘油成分的液體，導致文物留下污漬。女子落網後向警方供稱，自己會對「令人感動的事物潑油祈禱」。目前案件已依涉嫌違反日本《文化財保護法》方向偵辦，而五熊本人及經紀人目前尚未對此事作出說明。
目前日本奈良藥師寺事件與台南南門公園碑林案件是否存在關聯，尚無證據可以證實；至於外界關注五熊是否就是日本警方逮捕的涉案女子，也仍有待警方進一步調查，以及五熊本人或經紀團隊出面說明。
