冒頭陳述で検察側は小林被告が事件当日の朝にスマートフォンの位置情報が記録されないように設定し、犯行を目撃されたときに備えズボン2着を重ねてはいていたことなどから計画性を指摘。

 女児を解放すれば犯行が発覚する可能性があり、5分以上、女児の首を絞め続け救命措置をしなかったことは殺意を裏付けると強調した。

 その上で「犯行は冷酷非情で極めて悪質。わいせつ行為が目的だった」と述べると、小林被告は検察官をにらみつけるように凝視していた。

 弁護側は、女児が死亡する前に1度、首を絞めて気絶させていたことから殺意はなく、わいせつ行為もなかったとし、成立するのは傷害致死罪だけだと主張した。

 11月11日の公判では、女児の遺体を司法解剖した医師が証人尋問で出廷。「5分以上は首を絞められたと考えられる。殺意はあったと思う」と述べた。

 検察側の質問に「呼吸を停止させるには短くても5分以上、意識がなくなってから2分以上首を絞める必要がある」とし、捜査段階で「5分以上首を絞めた」との供述に「矛盾点はない」と証言した。

 同13日の公判では、女児の父親が証人尋問で「あまりにひどすぎて言葉もない。どこかで思いとどまらなかったのか。とても人間のやることではない」と怒りをぶつけた。

 その上で「事件から1年半がたったが、被告からの謝罪は一切ない。死刑でも家族の気持ちは収まらない」と言葉を詰まらせた。

 同18日の公判では、小林被告は弁護人から遺族に対する心情を問われ「癒えない傷を負わせてしまい、本当に申し訳ありません」と謝罪を口にした。

 翌19日の被告人質問では、捜査段階で女児に対するわいせつ行為を認めていたのに、公判で否認していることについて「記憶ではっきりしたものではない。取り調べで『証拠がある』と強く言われ続け、認めてしまった」と主張。

 検察側の「5分以上にわたり首を絞め続けた」との指摘については、「数十秒という認識だ」として、殺意を改めて否定した。

 遺体を線路に放置したのは「一番手っ取り早いと思った。バラバラにしただけでは痕跡は消えない」とし、証拠隠滅が狙いではなかったと述べた。