2001年3月13日中午12時，梨木樹警署接到電話，一名自稱姓陳的男子投訴受到梨木樹邨松樹樓15樓一單位的電視聲所騷擾，並留下手機號碼。交通部警員到場發現並無噪音問題，回電未能接觸投訴人後離開[1]。
翌日（3月14日）中午12時，荃灣警署報案室一個供內部使用、沒有錄音裝置的電話，接到一名自稱姓曾的男子投訴石圍角邨的音響噪音；由於石圍角邨不屬荃灣警區，值班警員遂轉告投訴人致電梨木樹警署[2]。中午12時05分，梨木樹警署接獲一名曾姓男子的電話，投訴石圍角邨石桃樓A座552室[3]有音響噪音。值日室警員按當值表，通知與梁成恩同屬梨木樹警區軍裝巡邏小隊第3隊的警員陳子坤前往[4]。
當日早上，梁成恩因為處理一宗襲擊案而留在梨木樹警署替一名女證人錄取口供，並沒有出外巡邏，並且與陳子坤調換了午膳時段。梁成恩在警署用過午膳，準備到石圍角邨為襲擊案錄取另一份口供，聽到同僚被召喚，就主動透過無線電通話器回應報案室：“是否有任務？”報案室警員重複了指示，當時身在警車的梁成恩決定接手，讓拍檔陳子坤可以原車回到警署午膳。10分鐘後，警車到達石圍角邨石翠樓巴士站，梁成恩與陳子坤有短暫的交談後，單獨上樓處理噪音投訴。12時20分，梁成恩抵達石桃樓，但未有發現，於是以手機回復報案室：“已到石桃樓552室，但聽不到有聲音，不如給我報案人的手提電話，我直接聯絡他。”值班女警於是根據資料告知梁成恩該投訴人電話號碼。其後，梁成恩受到襲擊。
12時30分，警方收到居民報案，在石桃樓B座發現一名警員躺臥在血泊中，其後又接到居民聽到槍聲的報案。控制中心調派附近巡邏的警員前往支援及召救護員到場。陳子坤在警署槍房門口退還裝備時收到有關訊息，即時取回佩槍及子彈等裝備，自行乘搭的士趕赴現場。最先抵達現場的警員，發現梁成恩身中多槍，躺臥在五樓552室旁梯間的防煙門前，背部留下一片血泊，警帽及手提電話散落一地，並發現佩槍（編號為RHKP-7215）和快速上彈器（含6發子彈）失蹤，於是通知上級增援。由於不能排除兇徒仍在附近，大批警員穿上避彈衣及頭盔，配備雷明登霰彈槍、HKMP5衝鋒鎗封鎖現場，所有離開大廈的住客，警員都以槍口對準，喝令轉身及舉手緩步走出，並逐一搜身檢查。當時到場的陳子坤由於沒有配備避彈衣，因此被指揮官拒絕準許上樓[5]。穿上防彈衣的救護員由多名持槍警員掩護下再次登樓重返現場。
12時38分，梨木樹分區第3巡邏小隊主管林蔭民督察抵達現場，發現身中五槍（分別擊中左肩膀、後頸左方、左胸腔下方、左眉骨及頭蓋骨中央[6]）的梁成恩面部朝天，“左眼凹陷，面色蒼白，沒有呼吸”[7]。梁成恩其後被送往仁濟醫院搶救，13時41分證實死亡。
下午14時，警方破門進入遭投訴噪音的552室單位，證實空無一人，其後再破門搜查五個無人應門單位。警方追查該投訴電話，證實由手機打出，並無正式登記機主。由於噪音投訴證實虛報，而警員槍袋有特別的防搶槍裝置，因此警方認為兇徒是存心布局犯罪行兇，並可能是熟悉警方內部運作者所為。
由於沒有目擊者，警方必須依靠環境證據及科學鑑證技術蒐證。有住戶供稱，兇案現場附近的545及547室外，案發時有3個可疑的白色垃圾膠袋。在聽到槍聲前，聽得有人在走廊拖行垃圾袋，懷疑是兇徒假扮清潔工人的道具。而鑑證人員在現場的門框、後樓梯位置發現血漬，偏偏在右邊一道防煙門不見血漬，因此估計當時兇手將右門打開，並埋伏在右門襲擊梁成恩，鑑證專家從門口及梁成恩的頸部套取到懷疑屬於兇手的衣物纖維[8]。在梁成恩身旁發現一個懷疑屬於兇手的口罩，法證專家則找到死者和一名不知名男子的DNA樣本[9]。此不明男子的DNA樣本，在與5年後尖沙咀警員槍擊案被擊斃的疑犯徐步高的DNA檢驗比對後，證實兩者吻合[10]。
鑑證專家根據“血濺形態分析”（bloodstainPatternAnalysis），推測梁成恩身中的5槍，其中3箇中槍位置離地面非常近，而且是近距離射擊所造成。根據梁成恩的頭部槍傷，不排除兇徒貼著死者頭皮射擊的可能性。軍械鑑證專家則指出，現場發現的全部子彈，均屬同一類的.38口徑警方專用子彈，從子彈及碎片的“來福線”證實是同一支警槍發射。現場共開6槍，其中5槍擊中梁成恩[11][12]。此外，軍械鑑證亦證實梁成恩可能有接觸過佩槍，但由於梁成恩的雙手手掌及手背並沒有發現開槍後的遺留物料，因此證明梁成恩當日並未開火[13]。根據法醫的推斷，肯定梁成恩頭頂所中的是第一槍，亦是致命的一槍，懷疑梁成恩當時應是被人用武器或其他方式威脅蹲下或跪下，然後被人在頭頂開槍。梁成恩頭部中三槍倒地後，被人拉扯風褸衣領翻轉成向右側臥，再被人從背面開兩槍[14]。
警方曾經尋遍全港共1160間出售口罩的店鋪，甚至聯繫內地公安助查，但都找不到口罩的來源。警方亦對梁成恩的背景作全面調查，接見逾350名梁成恩生前朋友同僚，包括同學、警區同事，和一同在警察機動部隊受訓的同學。警方亦檢走在石圍角邨8座大廈、捷運大窩口站及荃灣站的閉路電視的閉路電視片段，調查疑兇的逃走路線[15]。
尖沙咀警員槍擊案後，警方從徐步高及妻子的八達通紀錄，發現徐在案發當日使用自己的個人八達通卡，在上午9時許乘搭E31號巴士，該路線由東涌逸東邨駛至荃灣愉景新城，愉景新城當時有不能使用八達通繳付車資的紅色專線小巴駛往石圍角邨，如果徒步前往則需時10分鐘，而案發前曾多次前往現場附近[16]。
