«Грустно, тяжко мне стало, что […] погибает мой любимый народ, и вот я решил уничтожить царя-злодея и самому умереть за свой любезный народ. Удастся мне мой замысел — я умру с мыслью, что смертью своею принес пользу дорогому моему другу — русскому мужику. А не удастся, так всё же я верую, что найдутся люди, которые пойдут по моему пути. Мне не удалось — им удастся. Для них смерть моя будет примером и вдохновит их…»
В показаниях суду Каракозов обращал особое внимание на состояние невменяемости, в котором он пребывал при совершении преступления. По его словам, умственное помрачение было вызвано тяжелой болезнью (сифилисом), которую могли подтвердить ряд свидетелей. Председатель суда не нашел уместным вызывать предлагаемых свидетелей, по его просьбе было зачитано заключение из истории болезни Каракозова. По медицинским данным подсудимый находился в нервном, раздражительном состоянии, что, однако, не свидетельствовало само по себе о потере рассудка. При таких обстоятельствах вызов на допрос очевидцев течения болезни суд посчитал излишним.
В ходе досудебного следствия многим казалось, что Каракозов оговаривал Кобылина — так сильно отличались показания обоих подозреваемых. Помимо утверждения о передаче Кобылиным яда, Каракозов заявил, что он говорил Кобылину о действительной цели своего приезда в Петербург. Осведомленность о намерении Каракозова убить царя безапелляционно поместила бы Кобылина в ряды соучастников преступления. Кобылин все отрицал. На очной ставке они не смогли прийти к единому взгляду на спорные события. Подобная картина повторилась и на суде. В ходе эмоционального диалога между подсудимыми Кобылин несколько раз произнес:
31 августа (12 сентября) 1866 года дела Каракозова и Кобылина были окончательно разрешены. В этот день министр юстиции Замятнин выступил с обвинительной речью против Каракозова. Обстоятельно рассудив о виновности подсудимого, Замятнин завершил свое выступление словами:
«… имею честь предложить Верховному Уголовному Суду именующегося дворянином Дмитрия Владимировича Каракозова за покушение на жизнь священной особы государя императора приговорить к лишению всех прав состояния и к смертной казни». В ответной речи адвокат Остряков, наоборот, просил верховных судей проявить милосердие и не назначать смертную казнь, ссылаясь на помрачение ума подзащитного и влияние на него со стороны окружения: «Так или иначе, т. е. совершено ли преступление во временном припадке умоисступления, или, быть может, преступление это есть результат чуждого влияния, я осмеливаюсь помышлять, что сколь бы по закону подсудимый Каракозов ни был повинен смерти, но жизнь ему может быть сохранена без нарушения высшего закона правосудия.»
Выслушав судебные речи обеих сторон процесса и задав пару уточняющих вопросов Каракозову, суд принял резолюцию