2013年11月27日，该案在上海市第二中级人民法院开庭审理。检方指控，林森浩与黄洋居住在同一寝室内。林森浩因琐事与黄洋不和，逐渐对黄怀恨在心。 2013年3月底，林森浩决意采取投毒的方法杀害黄洋。3月31日下午，林森浩从其实习过的复旦大学附属中山医院影像医学实验室取得装有剧毒化学品二甲基亚硝胺的试剂瓶和注射器，当日17时50分许，林森浩将剧毒化学品全部注入宿舍内的饮水机中。次日上午，黄洋从饮水机中接取并喝下已被注入了剧毒化学品的饮用水。之后，黄洋即发生呕吐，赴医院治疗。4月16日，黄洋经抢救无效死亡。经鉴定，黄洋符合生前因二甲基亚硝胺中毒致肝脏、肾脏等多器官损伤、功能衰竭而死亡。
 
一审庭审时，林森浩表示，黄洋曾戏称欲在即将到来的愚人节“整人”，便产生整黄洋的念头，并由此实施投毒行为。他说，自己和黄洋关系一般，且无直接矛盾，只是彼此间“有些看不惯”。在他看来，黄洋聪明，勤奋好学，很优秀，但有点自以为是。在庭审结束前，他说：“我的行为导致我同学黄洋的死亡，给他家庭带来了巨大打击。我对不起我父母近30年的养育之恩。我罪孽深重，我接受法庭给我的任何审判。”
 
在一审开庭前，黄洋的父亲黄国强称，黄洋的遗体已经在殡仪馆放了半年多时间，他们只有在凶手受到应有惩罚之后，才会让黄洋入土为安。一审宣判后，黄洋的亲属于12月19日将黄洋遗体火化。
 
2014年2月25日，林森浩的二审代理律师唐志坚正式受林森浩委托向法院提起上诉。
 
事件发生后，在复旦校园内乃至社会上引发巨大争论。黄洋家坚决要求依法处理，不接受道歉，但是为林森浩求情的声音也不断传来。今年年初，复旦大学177名学生联合签名了一封《关于不要判林森浩同学“死刑”请求信》寄往上海市高级人民法院，建议给被告人林森浩一条生路，让他洗心革面，在将来照顾受害人黄洋的父母。随后又有媒体报道称，一位贵州的退休教师致信上海高院、找黄洋父母，为林森浩“求免死”。当时黄国强表示，这样的行为“太幼稚”。黄国强表示如果二审改判，他肯定要去有关部门问个理由。其代理律师则表示“相信法院会秉公办案。”