弁護側は「犯行時の精神的な未熟さ」や「更生の可能性」を主張し、無期懲役への減刑を求めて仙台高裁に控訴しましたが、2014年1月に棄却されました。さらに最高裁へ上告したものの、2016年6月に最高裁第1小法廷が上告を棄却し、千葉祐太郎の死刑が正式に確定しました。
死刑確定後、弁護側は判決を不服として再審請求の手続きを行っています。再審請求では、犯行当時の精神状態や成育歴に起因する発達障害の疑いなどを新証拠として提示し、事実誤認や量刑不当を訴える動きが続けられてきました。
しかしながら、日本の司法実務において死刑確定判決が覆るハードルは極めて高く、これまでに決定的な判断の変更はなされていません。