Le procès de Karine Torchi s'ouvre le 21 septembre 2011 devant la Cour d'Assises de Bourg-en-Bresse (Ain) et le président Bréjoux. Au premier rang se tient une rangée de dix femmes vêtues de tee-shirts blancs imprimés de la photographie de la petite Samya.
Les experts-psychiatres et les témoins (famille et amis) brossent le portrait d'une femme menteuse, kleptomane et manipulatrice, rejetant sans cesse la faute sur les autres. Elle est décrite comme « l'incarnation du mal ». Cependant, elle reconnaît avoir défenestré la petite Samya en 2009 et avoue finalement à l'audience avoir injecté de l'insuline à son neveu en mai 2004. Pour son avocat, la place de sa cliente est à l'hôpital psychiatrique, bien que les psychiatres l'aient déclarée responsable de ses actes.
Le 23 septembre 2011, conformément aux réquisitions de l'avocat général Aurélien Bailly-Salins, Karine Torchi, 38 ans, est condamnée à 30 ans de réclusion criminelle.
Sur les conseils de son avocat, elle fait appel de la décision, mais se désiste quelques jours plus tard.
Ayant couvert bientôt la moitié de sa peine, Karine Torchi pourra faire la demande de liberté conditionnelle.
