1994年1月2日，家住湖北省京山县雁门口镇的佘祥林妻子张在玉，与丈夫吵架后离家出走，因家人一直找寻无果且张在玉患有精神疾病，张在玉的家人怀疑佘祥林故意杀害女儿，并造成失踪假象。
同年4月，有村民在该镇吕冲村发现一具女性尸体，经有关部门检测，女尸的年龄，体征，死亡时间与张在玉吻合。警方找来了张在玉的家人，经其家人辨认，证实死者就是张在玉，
至此，佘祥林被列为重点排查对象，且于当年4月28日，被正式批捕，后被荆州地区中级人民法院一审判处死刑，剥夺政治权利终身。后因行政区划变更，佘祥林一案移交京山县公安局，由京山县人民法院和荆门市中级人民法院共同审理。
1998年9月22日，佘祥林杀妻一案由死刑改判为有期徒刑15年。佘祥林并于当年开始服刑。
在此期间，佘祥林的母亲杨玉香因不相信儿子杀人，多次上访申诉，被关押9个月，9个月后，佘母被领回，但已是又聋又瞎，3个月含恨而死。佘祥林的长兄佘锁林为给弟弟伸冤，被关押41天。
2005年3月28日，被定性为已经死亡的张在玉，突然返回自己在雁门口镇的家里，张在玉的返乡令所有人都吃了一惊。据张在玉说，94年那天，她与佘祥林吵了架之后离家出走，一路乞讨到了山东，并与山东一男子“结婚”，育有一子，而后一直生活在一起，张在玉这次回来，不光是她自己，还有她的现任丈夫和儿子。
张在玉返乡的事情一时间传播到了县里，引起轩然大波，张在玉没死，也就是说佘祥林很可能是被冤枉的，京山县公安局，京山县人民法院立即组织人员调查核实，确认张在玉当年确系离家出走，当年在吕冲村发现的女尸也不是她。
2005年3月29日，荆门市中级人民法院审判委员会决定，撤销当年京山县人民法院及该法院做出的两审判决，发回京山县重新审理，并对正在沙洋监狱服刑的佘祥林并更强制措施，重新调查吕冲村发现的无名女尸案。
2005年4月13日，湖北省京山县人民法院重新开庭审理佘祥林故意杀人案，10点30分，审判长宣布佘祥林杀人罪不成立，无罪释放。
2005年4月，京山县检察院组织专人对佘祥林杀妻一案批捕，起诉过程的所有参与人员进行调查，按责任追究各办案人员违法违纪问题，此案涉及到当地的公安局，检察院，法院等部门责任人，全部依法停职，并接受湖北省政法委，荆门市政法委联合调查组的审查。
出狱后的佘祥林向媒体透露，自己在被关押期间，曾受到办案人员的刑讯逼供，审讯时间持续了10天11夜，一天只吃两顿饭，不让喝水，不让睡觉。
2005年5月10日，佘祥林向荆门市中级人民法院提出国家赔偿申请，要求赔偿各项费用合计437.13万。
8月31日，由荆门市中级人民法院，京山县政府，京山县人民法院及京山县雁门口镇政府领导组合人员，同佘祥林及其代理律师，其兄长佘锁林进行赔偿事宜沟通，并最终达成和解协议。此外，京山县雁门口镇政府还与佘祥林达成了给予家庭困难补助费20万元的补助协议。
9月2日下午，佘祥林在双方人员的陪同下，顺利在银行领取到了自己的赔偿金，于此时，这起沸沸扬扬的案件才宣布结束。
