La victime, prise en charge par les pompiers et le SMUR, était inconnue des forces de l'ordre, est décédée lors de son transfert à l'hôpital de Besançon. Elle n'était arrivée à Luxeuil que depuis un mois.
Les gendarmes de Luxeuil-les-Bains, de la brigade de recherche de Lure et de la section de recherches de Besançon sont en charge de l'enquête. Les images de vidéosurveillance dans la commune sont en cours d'analyse pour tenter de retrouver deux agresseurs présumés.