Phiên phúc thẩm được mở gần 3 tháng sau khi TAND Hà Nội tuyên án tử hình với Đặng Trần Hoài về tội Giết người, Hiếp dâm trẻ em, Cướp tài sản. Bào chữa cho Hoài trong phiên phúc thẩm lần này là luật sư Nguyễn Anh Thơm và luật sư Ngô Ngọc Thủy (Đoàn luật sư Hà Nội). Thẩm phán Lương Đức Chính làm chủ tọa phiên xử.
Trao đổi với pv, anh Khuất Duy Hiền (bố nạn nhân) cho biết gia đình cũng đã làm đơn xin giảm nhẹ một phần hình phạt cho hung thủ. "Hoài phải trả giá cho tội ác đã gây ra, nhưng với lòng nhân đạo chúng tôi nghĩ đến vợ dại con thơ cùng cha mẹ già của anh ta", anh Hiền cho biết lý do.
Ngày 25/12/2012, tại phiên sơ thẩm, Hoài không khai một lời, vật vã gào khóc bên vành móng ngựa. TAND Hà Nội cho rằng toàn bộ lời khai của Hoài trong hồ sơ vụ án phù hợp với hiện trường "phơi bày tội ác", phù hợp với lời khai nhân chứng... vì vậy đủ cơ sở kết tội sát thủ cuồng bạo này.
Theo bản án, 9h30 ngày 29/7/2012, Hoài đến xã Mễ Trì (huyện Từ Liêm) ăn cưới. Tan tiệc, hắn phóng xe máy về hướng thị xã Sơn Tây. Khoảng 15h30 qua nhà anh Khuất Văn Hiền (30 tuổi) thấy mở cổng, Hoài dựng xe đi bộ vào trong sân lấy trộm áo sơmi. Phát hiện hai bé gái đang ngồi chơi, hắn nảy sinh ý định xấu, tiến tới hỏi: "Bố mẹ cháu đâu?".
Biết trong nhà không có người lớn, Hoài nắm tay đứa trẻ 8 tuổi kéo xuống bếp lấy dao, rồi túm tóc khống chế bắt đi lên trên nhà để giở trò đồi bại. Thấy bé gái 4 tuổi hoảng sợ, kêu khóc hắn đã ra tay sát hại. Gây án xong, Hoài tiếp tục "làm bậy" với nạn nhân 8 tuổi.
Nghe tiếng khóc, anh Khuất Duy Phương (bác ruột của hai bé) ở nhà bên vội chạy sang, lao vào cứu liền bị Hoài cầm dao chém trúng mặt. Không kịp mặc quần, tên cuồng bạo bỏ chạy ngoài định nhảy lên xe máy nhưng trước đó chìa khóa đã bị người dân rút ra. Hắn vứt dao ở vườn sắn, cởi áo che phần dưới rồi chạy ra đường.
Hoài chặn đường, cướp xe máy đang chở nạn nhân 8 tuổi đi cấp cứu nhưng gặp phải sự chống cự quyết liệt của người phụ nữ cầm lái. Kẻ cuồng bạo bỏ cuộc, chạy bộ thêm một đoạn thì gặp một ôtô đi chầm chậm qua. Hắn chui qua cửa kính đang mở để vào xe, nhoài người lên ghế phía trên. Tài xế nhanh tay rút chìa khóa, đưa vợ con ra khỏi xe... Hoài bị người dân bao vây, bắt giữ giao Công an thị xã Sơn Tây.
TAND Hà Nội tuyên phạt Hoài mức án tử hình về tội Hiếp dâm trẻ em, tử hình do Giết người, 5 năm tù vì Cướp tài sản. Hình phạt chung cho 3 tội là tử hình.
Hơn 10 ngày sau, Hoài kháng cáo toàn bộ bản án. Anh ta cho rằng án tử hình dành về tội Giết người, Hiếp dâm trẻ em là quá nặng, trong khi đã bồi thường hơn 200 triệu đồng cho gia đình bị hại. Sát thủ 26 tuổi nói chưa có tiền án tiền sự, đây là "lần đầu phạm tội" nên muốn được làm lại cuộc đời.