Tại phiên tòa phúc thẩm, Mai Đức Vượng cho rằng khi thực hiện các hành vi phạm tội, Vượng đang mắc bệnh tâm thần. Đặc biệt, hai trong số các vụ việc Mai Đức Vượng gây ra, được đưa ra xét xử tại phiên tòa sơ thẩm là vụ việc Vượng cùng đồng bọn tấn công anh Trần Doãn Chung (HKTT tại phường Máy Tơ, quận Ngô Quyền) và vụ Vượng chỉ đạo "đàn em" dùng súng bắn đạn hoa cải bắn anh Nguyễn Chí Kiên (HKTT tại quận Lê Chân) đều có lỗi của nạn nhân.
Vượng cho rằng, tại phiên tòa sơ thẩm, HĐXX quy buộc Vượng phải chịu mức án 3 năm tù cho hành vi tấn công anh Trần Doãn Chung là quá nặng, bởi anh Chung là người nợ tiền Vượng.
Khoảng 14h ngày 28/9/2009, phát hiện anh Chung đang ngồi uống nước tại vỉa hè đường Lê Lợi, quận Lê Chân, Nguyễn Thành Thuận cùng Vũ Trọng Thanh Trường – "đàn em" của Vượng đã ép anh Chung về quán cầm đồ của Vượng tại 206B đường Đà Nẵng, quận Ngô Quyền, TP.Hải Phòng để đòi nợ.
Anh Chung không chịu trả tiền nên Trường, Thuận đã dùng dao nhọn đâm, đánh anh Chung khiến nạn nhân bị thiệt hại 11% sức khỏe. Trong vụ án này, Vượng chỉ dùng tay, chân đánh anh Chung, không dùng hung khí tấn công nạn nhân như kết luận của bản án sơ thẩm. Mai Đức Vượng cho rằng bản án ba năm tù đối với tội danh này của Vượng là quá nặng.
Đối với vụ án chỉ đạo "đàn em" dùng súng bắn anh Nguyễn Chí Kiên xảy ra vào 7h30 ngày 7/8/2011 trước nhà số 19 đường Hai Bà Trưng, quận Lê Chân, Mai Đức Vượng cho rằng giữa Vượng và anh Kiên xảy ra mâu thuẫn về “lãnh địa” làm ăn. Tuy nhiên, khi được HĐXX hỏi lãnh địa làm ăn của Vượng và Kiên là “lãnh địa” nào thì Mai Đức Vượng không trả lời được.
Vượng cũng cho rằng, trước khi nhóm "đàn em" là Nguyễn Thành Thuận, Đinh Ngọc Dương, Nguyễn Văn Thanh và Trần Văn Dân dùng súng bắn anh Kiên thì Vượng đang ở bên Trung Quốc, không có mặt tại Việt Nam.
Vượng chỉ biết nhóm "đàn em" "thanh toán" anh Kiên khi những đối tượng này trốn sang Trung Quốc, tìm đến nơi ở của Vượng để trốn chạy sự truy bắt của lực lượng công an. Trong vụ việc này, Vượng cũng đã bồi thường cho nạn nhân 10 triệu đồng.
Tại phiên tòa phúc thẩm, anh Nguyễn Chí Kiên cho rằng Vượng chỉ đạo "đàn em" "thanh toán" anh Kiên trong tình trạng hoàn toàn tỉnh táo, HĐXX phiên tòa phúc thẩm cần xem xét lại bản kết luận giám định tâm thần đối với Mai Đức Vượng để tăng mức hình phạt đối với Vượng.
Anh Kiên cũng đề nghị HĐXX cần xem xét những tình tiết như phiên tòa sơ thẩm tuyên buộc Vượng phải bồi thường cho anh chỉ có 180 triệu đồng là chưa tính hết các chi phí anh Kiên cùng gia đình phải bỏ ra chữa những vết thương do nhóm "đàn em" của Vượng dùng súng gây ra với anh.
Anh Kiên đề nghị HĐXX phúc thẩm tính toán, buộc Mai Đức Vượng tiếp tục bồi thường thêm 50 triệu so với bản án sơ thẩm đã tuyên.
Tại phiên tòa phúc thẩm, vị đại diện VKS giữ quyền công tố tại tòa đưa ra nhận định, đối với vụ án Vượng cùng "đàn em" tấn công anh Chung, Vượng chỉ dùng tay, chân, không dùng hung khí nguy hiểm, HĐXX cần giảm nhẹ hình phạt cho Vượng đối với tội danh này.
Vị đại diện VKS bác kháng cáo xin giảm nhẹ hình phạt của Vượng đối với tội giết người do hành vi chỉ đạo "đàn em" dùng súng bắn anh Kiên; đề nghị HĐXX bác kiến nghị tăng nặng hình phạt của anh Kiên đối với Mai Đức Vượng.
HĐXX phúc thẩm đã chấp nhận đề nghị của VKS cùng cấp, giảm mức án một năm tù cho Vượng đối với tội cố ý gây thương tích, giữ nguyên mức án 17 năm tù cho tội giết người đối với Mai Đức Vượng. Tổng hợp hình phạt, Mai Đức Vượng phải chịu mức án 19 năm tù cho hai tội giết người, chống người thi hành công vụ.
