1964年7月19日，留内科医院护士谢夏被发现昏迷在值班室，经院长刘堂坤竭力抢救后仍不治身亡。这起看似普通的护士死亡事件，却在检察官的深入调查下，变得疑云密布。
7月19日早晨，护士杨淑发现谢夏昏迷在值班室床上，怎么呼喊都没反应。车夫李发猜测可能是吃鼻炎药导致嗜睡，但杨淑感觉不对劲，便找来谢夏的哥哥谢瑞腾。谢瑞腾检查后发现妹妹脉搏和眼睛都没反应，这时院长刘堂坤赶到，初步判断可能是吃了过量安眠药，众人找到地上的安眠药瓶后，院长安排洗胃急救，然而直到中午11点多，谢夏还是不幸离世。
谢夏年仅20岁，事业爱情顺遂，还有谈婚论嫁的男友，没有病史，似乎没有自杀的理由。哥哥谢瑞腾没有多疑，考虑到报警后复杂的验尸程序，尤其是解剖尸体，便让院长刘堂坤开了死亡证明，当天下午就将遗体运回台南老家下葬。
但嘉义社检察官庄柏林在报纸角落看到报道后，觉得事有蹊跷，决定展开调查。这起案件引起他注意的原因是医院院长刘堂坤背景复杂。刘堂坤是海归医学博士，曾在省立嘉义医院工作，4年前辞职开了留内科医院。他医术高明，拥有近2000万财产，在社会救灾和慈善事业中表现活跃，人脉广泛，还被称为“地下首席监察官”，有影响司法的嫌疑。
检察官接手后开棺验尸，发现谢夏处女膜有破裂迹象且伴有大量血块，排除自然原因，怀疑生前可能遭受侵犯。警方走访医院人员后，传唤与谢夏关系暧昧的车夫李发。李发承认7月18日晚侵犯了谢夏，但坚称谢夏是因被侵犯后想不开而吞药自杀。
李发口供称，18日晚12点左右他看完电影回到医院，看到谢夏在值班室还没休息，便进去坐了会，主动非礼了谢夏，谢夏当时没拒绝还似乎有点迎合。他看到桌上谢夏的水杯，蘸了一点尝后发现是苦的，得知是药后想查看杯子，谢夏以为他要抢杯子，便把药泼到地上，然后去找毛巾擦地。李发拿起杯子看到杯底有白色粉末。李发还提到父亲曾托人找谢夏家属和解。
检察官询问同宿舍护士杨淑，她回忆12点20分左右回到医院，看到李发在值班室，谢夏在擦地板，这似乎证实了李发的话。但询问谢夏男友卢长明时，出现了疑点。卢长明称和谢夏恋爱两年，连碰都没碰过，非常保守。这与李发所说的谢夏被非礼时的反应形成鲜明对比。
谢夏尸检报告又有重大发现，她脑部和肝脏内有安眠药中毒迹象，但胃里没有毒性反应，这意味着毒药是通过注射进入体内的，法医认定谢夏不是自杀，而是被人注射毒药害死。最大嫌疑人李发看到尸检报告后翻供，称之前承认的情节是院长刘堂坤教他的，刘堂坤威逼利诱他顶罪并教他做假口供。
此时，舆论一片哗然，负责急救的院长刘堂坤被指控教唆他人顶罪。当检察官让两人对质时，李发坚定指认刘堂坤，刘堂坤则坚称李发在瞎编。检察官进一步调查刘堂坤，发现诸多疑点。按照规定，非自然死亡，如自杀，医院不能直接开死亡证明，得走法律程序让法医鉴定，但刘堂坤却直接开了死亡证明。死亡证明上写的死因有肺水肿、安眠药自杀，却没提中毒死亡。而且刘堂坤在谢夏下葬第二天把死亡证明给家属，当晚又和一名刑警连夜从家属手中要回。
警方询问刘堂坤7月18日晚的行踪，刘堂坤称先是在酒松酒家喝酒，后和酒女英子在旅社过夜，酒女和酒家老板也为他作证。但当找到嘉华中学校长陈铅笔核实时，口供出现矛盾。陈铅笔称是在嘉宾阁酒家喝酒，一直喝到凌晨2点才散，与酒女和酒家老板的说法不一致。之后酒女英子也翻供，称当晚没见过刘堂坤，之前是被迫做假证。
虽然刘堂坤有教唆他人顶罪和做假证的嫌疑，但都是间接证据。为找到有力证据，8月31日，检察官进行第二次开棺验尸。法医从谢夏下体取出51根体毛，其中有1根与其他50根明显不同。检察官从刘堂坤和李发身上各取15根体毛比对，发现死者身上那根特别的体毛跟刘堂坤的极为相似。为确保结果准确，又送往日本鉴定，最终显示那根体毛确实与刘堂坤的类似。检察官据此以强奸杀人罪将刘堂坤告上法庭，刘堂坤却坚称自己无罪。
在法庭上，控方律师指控主要集中在性侵杀人和伪造死亡证明两方面。控方推演出案发经过：7月18日，刘堂坤妻子去台北，他相对自由。晚上在嘉宾阁酒家和朋友喝酒到凌晨2点，回家经过值班室，因没找到酒女陪酒，欲望驱使下让谢夏端菜送酒到楼上，趁谢夏送酒菜时用麻醉药迷晕她，注射巴比特鲁药物使其无力反抗，然后侵犯她，导致处女膜破裂出血，最后药物过量中毒死亡。刘堂坤把她抱到值班室床上，放安眠药瓶伪造吞药自杀现场，还伪造死亡证明，后意识到伪造文书后果严重，又同刑警从家属手中要回。
刘堂坤为自己辩护，称开具死亡证明是出于人情，是家属求他这么做的。但家属表示是被院长蛊惑。对于谢夏肝脏有安眠药成分但胃里没有，刘堂坤解释是洗胃和肝脏解毒导致的，不过法医反驳了这一说法。刘堂坤还以李发求和之事为自己辩解，控方则指出是他威逼李发顶罪，唆使求和也说得通。刘堂坤又说自己凌晨2点多才回医院，那时谢夏已休息，若叫她端菜送酒会惊动同宿舍护士杨淑，可杨淑在法庭上只是哭泣，称有难言之隐。刘堂坤还以谢夏体内没检测到精液、日本鉴定体毛可能被掉包且只是类似而非相同来质疑证据。
这起案件前后审理8年，刘堂坤一审和二审都被判处死刑，但他一直上诉坚称无罪。直到1973年2月，最高法院改判为无期徒刑，全案定验。刘堂坤在监狱度过22年，出狱后隐姓埋名，1999年在台中抑郁而终。李发一开始被谢夏父亲以妨害风化罪起诉，后因刘堂坤奸杀罪成立，他罪证不充分未被起诉。
这起“一根毛”案件是台湾历史上首次采用科学鉴定法破案的案件，但也引发诸多质疑。有人认为光凭一根类似刘堂坤的体毛难以定罪，从证据法则看，求证过程没有有力证据支持，整个案件就像猜谜语。也有人认为刘堂坤行为可疑，是最有可能的凶手，但现有证据确实不能确凿证明他就是凶手。当时毛发鉴定技术有限，通常只能缩小范围，无法确定毛发所属个体。这起案件至今仍让人深思，刘堂坤是否为真凶？如果不是，那真正的凶手又会是谁呢？
