警方经现场勘察和调查走访，锁定黄洋同寝室同学林森浩有重大作案嫌疑。当月19日，上海警方以涉嫌故意杀人罪向检察机关提请逮捕复旦大学“4·1”案犯罪嫌疑人林森浩。
11月27日，该案在上海市第二中级人民法院开庭审理。检方指控，林森浩与黄洋居住在同一寝室内。林森浩因琐事与黄洋不和，逐渐对黄怀恨在心。 2013年3月底，林森浩决意采取投毒的方法杀害黄洋。3月31日下午，林森浩从其实习过的复旦大学附属中山医院影像医学实验室取得装有剧毒化学品二甲基 亚硝胺的试剂瓶和注射器，当日17时50分许，林森浩将剧毒化学品全部注入宿舍内的饮水机中。次日上午，黄洋从饮水机中接取并喝下已被注入了剧毒化学品的 饮用水。之后，黄洋即发生呕吐，赴医院治疗。
4月16日，黄洋经抢救无效死亡。经鉴定，黄洋符合生前因二甲基亚硝胺中毒致肝脏、肾脏等多器官损伤、功能衰竭而死亡。4月12日，林森浩经警方传唤到案后，供述了上述犯罪事实。
