最終的に、美由紀は16件の詐欺罪等と2件の強盗殺人罪で起訴された。捜査によって、美由紀がホステス時代から常連客に接近しては懇意になり、現金を要求していたことなどが明らかになった。その際、「入院することになった」「実家が貧しかった」などと身の上話で男性たちの同情を引いていたが、すべてが嘘だったことも判明。2件の強盗殺人では、借金の返済や支払いを免れるため、睡眠導入剤を飲ませてから水死させるという手口で2人を殺害していた。
裁判では、美由紀は起訴内容について否認または黙秘した。しかし2012年、鳥取地裁は18件の起訴内容について検察の主張をほぼ認定。そして「動機は冷酷、身勝手で強固な殺意に基づく計画的な犯行。極刑をもって臨むほかない」として、美由紀に死刑を言い渡した。