為將計劃付諸行動，張輝設計了很多套方案，包括開車撞死、用氰化鉀毒死等。經反複斟酌，他最終決定利用高凱的熱心腸、不記仇心理，以讓其修電路為由電死高凱，然後再拋屍滅跡。
2010年12月下旬，張輝決定對地下車庫進行線路改造，此舉的目的就是要借高凱過來布線路的機會電死他。獲悉高凱將於12月31日獨自值夜班的消息後，張輝決定實施殺人計劃，並為之準備了剁骨刀和羊角錘等替代作案工具。31日這天下午4時40分許，張輝通過公用電話亭打高凱辦公室的電話，要他過來幫忙整修並布置電路。盡管高凱對張輝有意見，但在張輝有求於自己的事上，他仍不含糊，高凱就是這麼個不記仇的熱心漢子。
接到張輝電話的10分鍾後，高凱便趕到了張輝的地下車庫，並立即著手工作。張輝見高凱背對自己拆卸插座時，認為機會極好，故放棄電擊的想法，直接拿羊角錘繞到高凱身後，猛砸其右太陽穴。高凱倒地後，張輝閉上眼睛連續砸高凱的頭部，直把錘頭砸脫柄後，他又拿出剁骨刀連續砍高凱的脖子。殺死高凱後，張輝找來舊衣服、舊床單鋪在車庫門口防止血往外流，然後鎖上車庫門走人。
回到住室後，張輝打電話讓妻子曹莉回家，說開車撞人了。曹莉回來後問被撞傷的人在哪，張輝說人死了在自家車庫裏。隨後，張輝又打電話給姐夫王強，撒謊說開車撞人了。王強是蕭縣政府機關的駕駛員，獲悉張輝開車出事的消息後，他立馬駕車趕了過來，並讓張輝帶去看現場和車庫，這時張輝才稱是自己殺了人。當晚，張輝和王強經過多輪商量，決定次日把高凱的屍體拉到蕭縣，埋在其父親新買房屋院子內的花壇裏。
1月2日晚11時許，張輝在王強的協助下，將高凱的屍體塞入汽車後備箱拉到蕭縣，停放在嶽父新房的院子內。1月8日，張輝和王強一起雇人買來泥土並深挖了花壇。1月9日，兩人將高凱的屍體掩埋，並銷毀了裹屍物證，處理了作案工具，還在花壇上種下大蒜等蔬菜。再次返回徐州後，張輝把地下車庫的電路恢複成原樣。
張輝從徐州往來蕭縣，不是利用假日就是利用夜晚，神不知鬼不覺，以致高凱失蹤一年多後，案件一直找不到突破口。而正是這個原因，抱著僥幸心理的他才對另一個競爭對手實施暗殺計劃，並全然不顧殃及其他同事，不過這一次他是徹底“栽”了。
張輝設局暗殺高凱的作案過程見底後，徐州警方於3月11日刑事拘留了涉嫌犯幫助毀滅證據罪的曹莉，而在同時展開的抓捕王強過程中，提前嗅到風聲的他逃跑了。3月28日，王強迫於強大的被通緝壓力主動到公安機關投案。
反思職場大案，心術不正釀禍
身陷囹圄、鐐銬加身的張輝在一次次提及自己的犯罪動因時均說道：自己通過冒名頂替上大學的那天起，就發誓這輩子要混出個人樣。有了一份好的工作，並如願找到理想的妻子、有了孩子和房子、車子後，卻發現社會大環境和醫院小環境都在變，沒有官職便沒有地位、沒有權力便不能發財，這就是嚴峻的現實。被指定管理病理科工作以來，盡管自己也努力了，但卻遲遲不能名正言順地當主任，不僅如此，競爭對手高凱、陳凱等還不停地找自己的茬，阻礙自己升遷。因為想不出逼退高凱、陳凱等人的好辦法，所以自己在一心圖謀升遷的極端自私思想支配下，先設局暗殺了高凱，繼而又對陳凱下毒手，現在想來自己犯下的罪行是如此的荒唐。
2012年10月19日，徐州市中級人民法院法院一審以被告人張輝犯故意殺人罪，判處其死刑，剝奪政治權力終身；以被告人王強犯幫助毀滅證據罪，判處其有期徒刑一年六個月；以被告人曹莉犯幫助毀滅證據罪，判處其免予刑事處罰。被告人張輝賠償附帶民事訴訟原告人各項損失9.85萬元。這筆賠償費用主要是被害人高凱兒子的撫養費，因其父母有退休金收入，故其提出的撫養費主張未獲法院支持。
一審宣判後張輝不服並提起上訴，截至發稿時，案件尚在二審中。