De nombreux témoins furent ensuite entendus, tant sur la vie antérieure de Papavoine que sur les circonstances de l'assassinat. Leurs dépositions ne firent que confirmer ce que nous avons déjà mis sous les yeux du lecteur.
L'introduction de la mère des deux enfans dans la salle d'audience produisit sur tous les cœurs une impression pénible et donna lieu à une scène déchirante. Les genoux de cette jeune dame paraissaient fléchir; elle pouvait à peine se soutenir. Au moment où, après les questions d'usage, le président lui demanda si elle reconnaissait l'accusé, elle tourna à peine les regards, et répondit en frémissant: Oui, monsieur. Invitée à dire quels étaient les faits à sa connaissance: Je me promenais, dit-elle, avec mes enfans.... A ces mots qui lui rappelaient tout son malheur, elle s'interrompit, se troubla, et fit un nouvel effort pour reprendre son récit; mais, à peine eut-elle prononcé quelques mots, qu'elle jeta un cri et s'évanouit. Ses yeux se fermèrent; on s'empressa de lui prodiguer des secours, mais sans succès; on fut obligé de l'emporter privée de connaissance. Cette scène produisit sur l'auditoire un effet difficile à décrire. La plupart des spectateurs versaient des larmes; Papavoine lui-même, la tête baissée, portait sa main à ses yeux, comme pour essuyer quelques pleurs.
Quelques instans après, la demoiselle Hérin, introduite de nouveau, recommença son récit. Mais la faiblesse de son organe obligeait le président de répéter les réponses qu'elle faisait à ses questions. Elle déclara que, le 10 octobre, après avoir habillé ses enfans, elle les conduisit dans l'allée des Minimes; qu'elle y aperçut la demoiselle Malservait, qui lui demanda s'ils étaient jumeaux, et qui les caressa; qu'en se retournant, elle vit un homme dont la figure la frappa, mais que toutefois elle n'eut aucun pressentiment sinistre. «Après avoir quitté cette dame, dit la demoiselle Hérin d'une voix qu'altéraient de pénibles sanglots, l'homme habillé de bleu, accosta la femme au chapeau rose: elle rentrait à cause de la pluie. L'homme lui adressa la parole d'une voix horrible et lui dit: Votre promenade a été bientôt finie. Cet homme était très-pâle. Alors il se pencha vers l'un de mes enfans et le frappa d'un coup de couteau, puis il s'élança sur le second; alors je me précipitai sur lui et le frappai à la tête d'un coup de parapluie. Il prit la fuite et s'enfonça dans la forêt.»
Après l'audition de tous les témoins, le président, pour fixer le jury sur la présence d'esprit déployée dans l'instruction par l'accusé, donna lecture de l'un de ses interrogatoires, et fit remarquer que les réponses de Papavoine étaient un chef-d'œuvre de dialectique. Cette lecture fit une profonde sensation sur l'auditoire.
Le lendemain, le ministère public soutint l'accusation, et repoussa la question de démence qui rentrait dans le système de défense adopté par l'accusé. «La prétendue démence de l'accusé, dit-il en terminant, est un prétexte invoqué en désespoir de cause. Il est certain que cette aliénation ne serait pas totale; il est prouvé qu'elle ne serait que partielle, et, dans cette dernière supposition même, elle ne pourrait servir d'excuse admissible.» Enfin, le ministère public demanda, au nom de la société, au nom de la sûreté générale, l'application de la peine de mort à l'accusé.
La défense de Papavoine était confiée à Me Paillet, jeune avocat d'un talent très-distingué, qui fit des efforts d'éloquence et de zèle pour sauver son client. Mais malgré l'art avec lequel il sut diminuer l'horreur qu'inspirait l'accusé, malgré les hautes considérations qu'il y développa en sa faveur, malgré le soin minutieux qu'il prit de raconter les principales actions de la vie de Papavoine, et de leur appliquer une foule d'observations des médecins les plus célèbres pour les maladies mentales, le défenseur ne put qu'obtenir les éloges que méritait son plaidoyer remarquable. Après une demi-heure de délibération, le jury déclara l'accusé coupable sur toutes les questions. En conséquence, la Cour faisant l'application de la loi, condamna Louis-Auguste Papavoine à la peine de mort.
L'accusé, en entendant ce terrible arrêt, se leva et s'écria, les yeux tournés vers le ciel: J'en appelle à la justice divine!.. L'avocat paraissait vivement ému, et on remarqua que Papavoine se penchait vers lui, comme pour le consoler.
Papavoine se pourvut en cassation, et Me Paillet lui prêta encore le secours de son beau talent devant la Cour suprême; le pourvoi fut rejeté.
Le dernier jour de Papavoine semblait donc arrivé; encore quelques heures, et il allait monter à l'échafaud. Mais sa famille, qui redoutait, pour elle comme pour lui, l'ignominie attachée à une exécution publique, implora la clémence royale. Cette démarche ne fit que retarder de quelques jours le supplice du coupable. L'arrêt de la Cour d'assises du 28 février, confirmé par celui de la Cour de cassation du 19 mars, dut enfin recevoir son exécution, le 25 du même mois.
Avant de sortir de la Conciergerie pour être conduit au lieu du supplice, Papavoine demanda à embrasser le crucifix; son confesseur s'empressa de le lui présenter. Il témoigna en outre l'intention d'ajouter quelques déclarations à celles qu'il avait faites devant la Cour d'assises, et l'un des conseillers de la Cour royale fut délégué pour l'entendre. Rien ne transpira de cette révélation dernière. Tout porte à croire qu'elle n'avait aucun rapport avec le procès dont l'issue venait de lui être si funeste; car cinq mois employés à l'enquête judiciaire ne permettaient pas de supposer qu'il aurait pu rien échapper à l'investigation de la justice. Peut-être Papavoine, en rendant le magistrat chargé de recueillir ses dernières paroles, témoin du désordre de son esprit, voulut-il prouver, par quelques traits bizarres, alors même que cette preuve ne pouvait rien changer à son sort, que réellement il était frappé d'aliénation mentale.