Tại phiên tòa phúc thẩm, các bị cáo và nhân chứng giữ nguyên lời khai như phiên tòa sơ thẩm. Trong đó, các bị cáo Phạm Ngọc Mẫn, Nguyễn Minh Quyền, Nguyễn Tấn Quang, Đỗ Như Huy thừa nhận có đánh nạn nhân Ngô Thanh Kiều trong quá trình xét hỏi. Bị cáo Lê Đức Hoàn thừa nhận việc thiếu trách nhiệm trong quản lý chuyên án gây hậu quả nghiêm trọng. Riêng bị cáo Nguyễn Thân Thảo Thành vẫn kêu oan và khẳng định không đánh nạn nhân.
Trong phần tranh luận và đối đáp, đại diện Viện kiểm sát nhân dân cấp cao tại Đà Nẵng đề nghị xem xét kháng cáo hưởng án treo cho 2 bị cáo Phạm Ngọc Mẫn và Nguyễn Minh Quyền; đồng thời, bác bỏ kháng cáo của bị cáo Nguyễn Thân Thảo Thành, Nguyễn Tấn Quang và kháng cáo của gia đình người bị hại.
Tuy nhiên, luật sư bào chữa cho bị cáo Nguyễn Thân Thảo Thành và các luật sư bảo vệ quyền lợi cho gia đình bị hại kiên quyết đề nghị HĐXX tuyên hủy án sơ thẩm, trả hồ sơ điều tra lại vì vụ án có dấu hiệu bỏ lọt tội phạm.
Luật sư bào chữa cho bị cáo đặt nghi vấn về nguyên nhân gây ra cái chết của nạn nhân Kiều và khẳng định lời khai nhân chứng Hà Văn Đại bất nhất, thay đổi liên tục nên không đáng tin cậy. Vị luật sư này cũng khẳng định, biên bản giám định pháp y của Trung tâm Pháp y tỉnh Phú Yên không thực hiện đúng trình tự, có dấu hiệu bị làm giả và yêu cầu không sử dụng kết quả pháp y này để luận tội.
Các luật sư cũng đề nghị không coi nạn nhân Ngô Thanh Kiều là người có tội trong quá trình xét xử bởi Kiều tại thời điểm Công an TP Tuy Hòa “mời” về làm việc chưa phải là bị can, bị cáo, cũng không có lệnh truy nã. Bởi vậy, các luật sư khẳng định hành vi “mời” Kiều về làm việc là bắt, giữ người trái pháp luật; việc gây ra cái chết đối với Kiều là hành vi giết người và đề nghị HĐXX truy tố thêm các tội danh này.
Trước đó, tháng 5/2012, một số sĩ quan CA TP Tuy Hòa và Công an tỉnh Phú Yên đánh chết Ngô Thanh Kiều trong quá trình lấy lời khai để điều tra 1 vụ trộm. Theo bản án sơ thẩm, bị cáo Lê Đức Hoàn (nguyên Phó trưởng Công an TP Tuy Hòa, trưởng ban chuyên án) bị tuyên 9 tháng tù treo về tội thiếu trách nhiệm gây hậu quả nghiêm trọng. Bị cáo Nguyễn Thân Thảo Thành (nguyên Trinh sát viên, Công an TP Tuy Hòa) dùng dùi cui đánh vào đầu nạn nhân gây tử vong bị tuyên 8 năm tù. Bị cáo Nguyễn Minh Quyền (nguyên Đội phó Đội trinh sát Phòng CSĐT Công an tỉnh Phú Yên) 2 năm 6 tháng tù. Các bị cáo nguyên là sĩ quan CA TP Tuy Hòa gồm: Phạm Ngọc Mẫn bị tuyên 2 năm 3 tháng, Nguyễn Tấn Quang 2 năm tù, Đỗ Như Huy 1 năm tù treo.