Pada 11 Jun 1981, Sagawa, yang berusia 32 tahun, mengajak rakan sekelas dari Sorbonne, Renée Hartevelt, seorang wanita Belanda, untuk makan malam di kediamannya di 10 Rue Erlanger, dengan alasan untuk menerjemahkan puisi untuk tugas sekolah. Sagawa merancang untuk membunuhnya dan memakannya, setelah memilihnya untuk kesihatan dan kecantikannya - ciri yang dia rasa kekurangan pada dirinya. Sagawa menganggap dirinya lemah, hodoh, dan kecil (ketinggiannya adalah 144.8 cm (4 kaki 9 in))[5] dan mengatakan dia mahu menyerap tenaganya. Dia berumur 25 tahun dan 178 cm (5 kaki 10 in).[6] Setelah Hartevelt tiba, dia mula berpuisi di sebuah meja dengan belakangnya menghadap arah Sagawa ketika dia menembak lehernya dengan selaras senapang. Sagawa mengatakan dia pengsan selepas terkejut menembaknya, tetapi terbangun dengan kesedaran bahawa dia harus melaksanakan rancangannya.[2] Sagawa melakukan hubungan seks dengan mayatnya tetapi dia tidak dapat menggigit kulitnya kerana giginya tidak cukup tajam, jadi dia meninggalkan kediaman dan membeli pisau tukang daging.[2] Sagawa memakan pelbagai bahagian badan Hartevelt, memakan sebahagian besar payu daranya dan wajahnya sama ada mentah atau dimasak, sambil menyimpan bahagian lain di dalam peti sejuknya. Sagawa juga mengambil gambar mayat Hartevelt di setiap peringkat makan.[7] Sagawa kemudian mencuba untuk membuang mayat Hartvelt di sebuah tasik di Bois de Boulogne, dengan membawa bahagian badannya yang terbelah dalam dua beg pakaian, tetapi ditangkap apabila melakukannya dan ditangkap oleh polis Perancis 4 hari kemudian.[2][8]

Ayah Sagawa yang kaya menyediakan seorang peguam untuk pembelaannya, dan setelah ditahan selama dua tahun sementara menunggu perbicaraan, Sagawa didapati tidak siuman dan tidak mampu untuk menghadiri perbicaraan oleh hakim Perancis, Jean-Louis Bruguière, yang memerintahkannya untuk ditahan selama-lamanya di sebuah institusi mental.[2] Setelah lawatan oleh pengarang Inuhiko Yomota, kisah pembunuhan Sagawa diterbitkan di Jepun di bawah tajuk In the Fog.[2] Publisiti Sagawa dan selebriti mengerikannya yang berikutan berkemungkinan menyumbang kepada keputusan pihak berkuasa Perancis untuk menghantarnya semula ke Jepun, di mana dia segera dimasukkan ke Hospital Matsuzawa di Tokyo. Ahli psikologi yang memeriksanya semuanya menyatakan dia waras dan mendapati sumbaleweng seksual adalah satu-satunya motivasinya untuk membunuh.[2] Oleh kerana tuduhan terhadap Sagawa di Perancis dijatuhkan, dokumen mahkamah Perancis disimpan dan tidak diberi kepada pihak berkuasa Jepun; akibatnya Sagawa tidak dapat ditahan secara sah di Jepun. Sagawa memeriksa dirinya keluar dari hospital pada 12 Ogos 1986, dan kemudiannya kekal bebas sejak hari itu.[2] Kebebasan berterusan Sagawa telah dikritik secara meluas.[2]