Theo hãng tin Kyodo, các thẩm phán của Tòa án cấp cao Tokyo đã bác đơn kháng cáo của Shibuya, đồng thời giữ nguyên bản án chung thân như tòa cấp dưới đã tuyên. Các thẩm phán cũng bác bỏ lập luận của luật sư bào chữa cho Shibuya rằng bằng chứng kết tội đối tượng này đã được thu thập "bất hợp pháp".
Phán quyết được đưa ra tròn 4 năm ngày xảy ra vụ án gây rúng động cộng đồng người Việt tại Nhật Bản và người Việt trong nước. Điều khiến nhiều người phẫn nộ là hung thủ Shibuya lại là hội trưởng hội phụ huynh tại trường nạn nhân theo học. Thời điểm bị sát hại, bé Nhật Linh đang là học sinh lớp 3 tại trường Mutsumi Daini ở thành phố Matsudo, tỉnh Chiba.
Theo phán quyết của Tòa án Chiba vào tháng 7/2018, Shibuya đã bắt cóc Nhật Linh bằng xe của mình khi bé trên đường đến trường vào ngày 24/3/2017. Sau 2 ngày, thi thể bé Nhật Linh được tìm thấy tại mương nước cách nhà 10 km.
Các thẩm phán khi đó tuyên Shibuya tù chung thân, trưng ra bằng chứng ADN của y trùng khớp với mẫu được tìm thấy trên người nạn nhân. Vết máu được phát hiện trong xe Shibuya cũng cho thấy nó thuộc về nạn nhân. Không đồng tình với phán quyết, gia đình nạn nhân đã kêu gọi tử hình Shibuya, thu thập được hơn 1 triệu chữ ký ủng hộ. Các luật sư bào chữa cho Shibuya cũng kháng cáo, nhưng theo hướng xóa tội cho bị cáo.
Trong phiên tòa phúc thẩm hồi tháng 11/2020, nhóm luật sư biện hộ cho Shibuya cáo buộc những mẩu thuốc lá mà cảnh sát thu thập để xét nghiệm ADN đã bị thu thập trái phép, không có lệnh khám nhà. Do đó bằng chứng này phải được loại bỏ và tuyên trắng án cho bị cáo.
Tuy nhiên, nhóm công tố viên đã phản bác lập luận và cho biết những mẩu thuốc lá trên được nhặt từ những túi rác mà bị cáo đã vứt bên đường, ở một địa điểm không có hàng rào hay cửa bảo vệ.