2020年12月24日，福州市中级人民法院公开开庭审理此案[32]。
在庭审中，吴谢宇自述其父亲在家病亡的过程对他刺激很大，提起父亲时总忍不住泪流满面，而提起母亲时只是泛泛地说她是个“好女人”、“好妻子”、“好妈妈”。
考上北京大学后，他开始怀疑自己的健康并变得厌世，一度试图自杀。2015年春节，吴谢宇发现母亲很喜欢张国荣，也很爱看《红楼梦》，认为母亲“也许想像哥哥（张国荣）一样”，也许“最后想像黛玉一样”，“水米不进，只求速死”，便产生了杀死母亲并自杀的想法，认为这样就可以与父亲一起团圆，还能帮母亲“解脱”。4月份起，吴谢宇开始策划杀死母亲，将日子选定在7月10日（即吴谢宇的生日10月7日倒过来）。当天，回家的谢天琴被吴谢宇用哑铃击杀。杀害母亲后，看到现场的惨状，他放弃了自杀。
吴谢宇在庭审中供述称，他认为父亲的死是自己人生中一个重要转折点，不仅导致他心理出现问题，和母亲的关系日益紧张，还让他偏执地认为是亲戚们不肯伸出援手才导致父亲病故，后来骗亲戚们的钱或多或少有一些报复的意思。
他曾在和前女友分手时在她喝的酒和水里下药，并烧毁了存有大量成人电影的电脑。他还在逃亡期间结交了一个从事性服务工作的女友并与之同居，为女友花钱毫不吝啬，经常斥巨资购买彩票，甚至拿出十万余元向对方“提亲”，导致后来生活拮据[33]。
庭审现场，吴谢宇对检察机关的指控供认不讳[34]。公诉机关指控吴谢宇犯有故意杀人罪、诈骗罪、买卖身份证件罪，应依法予以并罚。法庭宣布休庭，择期宣判[35]。吴谢宇的舅舅、姑父和其他亲友出具了谅解书，表示吴可能有精神障碍，请求从宽处理[36]。
2021年8月26日，福州市中级人民法院公开开庭宣判吴谢宇涉嫌故意杀人罪、诈骗罪、买卖身份证件罪一案[37]，以被告人吴谢宇犯故意杀人罪，判处死刑；犯诈骗罪判处有期徒刑十一年；犯买卖身份证件罪，判处有期徒刑三年，决定执行死刑，剥夺政治权利终身[3]，并处罚金人民币十万三千元[4]。9月6日，吴谢宇的辩护律师冯敏表示，吴谢宇已经正式提起上诉，上诉状由他个人邮寄给法院，律师没有看到具体的上诉状[38]。10月，吴谢宇在二审前提出新增一名辩护人，为北京的律师徐昕，吴谢宇曾在看守所读过他的著作，并将申请精神鉴定，而吴在一审期间曾多次拒绝辩护人做精神鉴定的建议。吴谢宇对一审事实认定部分并无异议，但觉得量刑太重，希望能活着赎罪[39][40]。徐昕表示，此案二审维持原判的可能性很大，但仍有一线生机。虽然吴谢宇是传统意义上的“坏人”，为杀人凶手辩护很容易被唾骂为替“坏人”开脱，但这才是刑事案件辩护的出发点，是程序正义的保障，也是对犯罪嫌疑人法定权利的保障，不然这项制度将毫无意义。他还认为，近亲相杀案件并不罕见，全社会都要对这起悲剧进行反思[41]。
2021年10月，吴谢宇在看守所给被他骗过钱的姨妈、舅舅、姑姑、叔叔等亲属写了一封5万字的忏悔信。在信中，吴谢宇认为自己得了“疑病症”，这一切始于他在儿时是个“小病猫”，曾患有皮肤病和哮喘，被身边同学嘲笑，父亲病逝后再也不相信医院和医生。高三时心脏出现问题，上大学后多次出现心慌心悸、心绞痛，但校医院开的药从来不吃，生怕成为和父亲一样的“药罐子”。2015年一度认为自己随时会猝死。吴谢宇之所以对亲戚们产生怨恨，是因为他的父亲吴志坚病重时他们没能提前告知，导致父子没能见到最后一面；父亲会病故，是因为亲戚们见死不救；父亲死后，亲戚们安慰的话在吴谢宇眼里显得太过“轻巧”。但真实情况是，吴志坚生前从未向亲友们求助，一直采用的保守治疗，放弃治疗主要是为了在家里离开人世。吴谢宇因为怨恨而骗走了姨妈的养老钱，舅舅为此举债度日，和妻子离了婚。吴谢宇认为，自己的内心一直比较封闭，不懂得跟人交心，父母总觉得“大人的事情小孩不用管”，父亲从未教过他“男人的问题”，家庭亲子关系比较冷淡。吴谢宇把自己犯罪的根源，多次归结于小说和影视的虚幻世界。他称自己没有主见、人云亦云，从来没有自己的判断，把虚幻和现实混为一谈。脑中幻想的“爱”到大学时已经变得彻底扭曲颠倒，虚幻错乱。关于母亲谢天琴，吴谢宇认为，她很长时间都没从失去丈夫的悲伤中走出来，像他一样很怕见人，怕被人瞧不起。弑母之后，吴谢宇翻开母亲的日记本，上面写着“幸好我们的儿子这么优秀。”“阿坚，你要保佑我和小宇。”等字样。吴谢宇写道：“这最可怕的痛苦和悔恨压垮了我，我真的受不了，我逃了，我把妈妈一个人扔在了家里。”庭审中，吴谢宇第一次见到了母亲死后的真正模样，完全想不到母亲会是“那样的丑陋可怖”。他在信中请求亲属们的原谅，表示不甘心以罪人的身份去死，想活着做一些事情。根据《中华人民共和国刑事诉讼法》的规定，虽然吴谢宇的姑姑和叔叔们出具了《刑事谅解书》，但这只能减轻吴谢宇诈骗罪的量刑，对整体量刑意义不大。只有故意杀人罪被害人谢天琴的近亲属，即吴谢宇的姨妈和舅舅（谢天琴的姐姐和弟弟）同意谅解，吴谢宇才有可能免死。对于是否原谅外甥，吴谢宇的舅舅没有明确表态[42]。
2021年12月14日，福建省高级人民法院发出公告：吴谢宇案将于12月17日二审开庭[43]，但该公告随后被撤下。吴谢宇的辩护律师徐昕回应称，收到的消息是17日庭前会议，而非开庭[44]。次日，徐昕证实，由于福州新冠肺炎疫情管控原因，原定于12月17日的庭前会议延期召开，具体时间将另行通知，该会议将采用视频的方式不公开进行[45]。12月17日，记者徐昕处获悉，原定于当天上午召开的二审庭前会议，因疫情管控原因取消，时间待定。吴谢宇的另一名辩护律师冯敏因故退出二审辩护[46]。
2022年3月21日，福建省高级人民法院下发刑事裁定书称，法院在审理过程中，由于不能抗拒的原因，依照《中华人民共和国刑事诉讼法》第二百零六条第一款第四项之规定，裁定本案中止审理。[15]。
2023年5月19日 “吴谢宇弑母案”二审开庭
2023年5月19日，福建省高级人民法院二审公开开庭审理本案。庭审结束后，法庭宣布休庭，择期宣判[16]。2023年5月30日，福建省高级人民法院对吴谢宇故意杀人、诈骗、买卖身份证件上诉一案二审公开宣判，裁定驳回上诉，维持原判死刑[5]。
执行
编辑
2024年1月31日，福州市中级人民法院遵照最高人民法院下达的执行死刑命令，对吴谢宇执行了死刑。福州市人民检察院派员临场监督。执行死刑前，福州市中级人民法院告知吴谢宇可以申请会见亲属，但吴谢宇未提出申请[47]。