差し戻し審において、元少年側には全国から約20名規模の有力弁護士が集結し、大弁護団が結成されました。弁護団は従来の自白をほぼ全面撤回し、「殺意の否認」と「傷害致死罪の主張」を展開。この法廷戦略が世論に凄まじい衝撃を与えることになります。
法廷で弁護団が展開した主張は、極めて独特な論理に基づくものでした。弥生さんに対する行為は「抱きしめれば生き返るという儀式（母胎回帰）」であり、夕夏ちゃんへの行為についても「首に蝶結びにしてあやそうとした」「ドラえもんのポケットに助けを求める心理状態だった」と説明。殺意を否定し傷害致死にとどまると主張したのです。この突飛とも受け取れる主張に対しては、法曹関係者や一般市民から激しい批判が巻き起こり、弁護団に対する懲戒請求運動へ発展するなど社会現象化しました。
差し戻し控訴審を担当した広島高裁は2008年4月、弁護団の主張を「不自然かつ到底信用できない弁解」と一蹴。「冷酷かつ残虐非道な犯行であり、更生の可能性を考慮しても極刑を回避する理由はない」として元少年に死刑判決を言い渡しました。弁護側は上告したものの、2012年2月に最高裁が上告を棄却し、事件発生から約13年を経て大月孝行死刑囚の死刑が確定しました。
