此后的7个多月时间里，林黄双方父母都奔走于各自儿子的法律或善后事宜；林森浩因涉嫌故意杀人一直被关押在看守所内。
　　2013年11月27日，复旦投毒案在上海市第二中级人民法院开庭审理。检方指控林森浩涉嫌故意杀人罪。检方认为，林森浩投毒源于和黄洋两人性格不合；加上3月初黄洋考博初试大捷，而林森浩此前申博遭同科导师婉拒，后因家庭等原因放弃考博，心中难受。各种嫉妒，集聚在一起，引发了投毒这一极端行为。林森浩则当庭否认了这一说法，认为事出巧合，是愚人节的玩笑。林森浩的辩护人则以林森浩主观上没有直接杀害黄洋的故意，属于法律上的间接故意，建议从轻处罚。
　　庭审历时7小时，法院进行了全程直播，全国50余家媒体参加旁听。庭审中，相较于黄洋双亲的痛哭无助和林父的寂静克制，林森浩的面无表情更让人印象深刻。林森浩三进三出法庭，甚至很少望向旁听席，虽然旁听席上有他近一年未见的亲人。
　　林森浩为何如此冷酷？澎湃新闻（www.thepaper.cn）独家获得的一封林森浩亲笔信曾讲述了一审开庭时他的心态：“我想向你们（黄洋父母）表明我认罪悔罪的态度，我又想呈现一副坚强的姿态来面对父母，也因为庭审直播，思前想后，我决定在一审合议庭上尽量少说话，并控制好自己的情绪。”
　　2014年2月18日，上海市第二中级人民法院公开宣判认定，林森浩因琐事而采用投毒方法故意杀人，手段残忍，后果严重，社会危害极大，罪行极其严重。林森浩到案后虽能如实供述罪行，尚不足以从轻处罚。最终，法院以故意杀人罪判处林森浩死刑，剥夺政治权利终身。
　　判决一出，黄洋老家放鞭炮表达心情；林父则痛苦失声，立即着手寻找律师准备上诉。
　　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。
　　围绕案件的争论声从未断绝。
　　从法律角度，就死刑判决，法学界有不同声音，有的认为罪行相当；有人提出“杀人偿命并非法治理念”等等。
　　从人情角度，有复旦177名学子联名上书高院，为林森浩求情免死；贵州退休老教师不远万里飞沪为林森浩求情；也有社会各界爱心人士为黄洋父母捐款表达心意。