2013年11月27日上午，李某某等强奸上诉案二审宣判，北京市第一中级人民法院终审裁定驳回上诉，维持原判。李某某仍获刑十年。
由于该案涉及未成年人和个人隐私，与一审宣判时允许未成年人权益保护组织及妇女权益保护组织旁听相比，二审宣判时的“保护措施”更为完善，未组织任何人员入庭。
宣判之后，北京市一中院以长微博形式对判决作了简要说明，其中对于控辩双方争议较大的“非法证据排除”问题，法院认定不存在非法证据，且认为该案已形成“完整证据链”，能够排除合理怀疑。
此结果早有预兆。一名参与庭审的司法界人士告诉南方周末记者，对于李某某案而言，二审法院直接审理而不是发回重审，即意味着有可能维持原判。在法院驳回李某某辩护律师调取新证据等申请后，维持一审判决迹象就更加明显。当天宣判之前，媒体即引用法律专家、被告人魏某某辩护律师李在珂、被害人律师田参军等人的说法，认为李某某因拒绝认罪、赔偿，改判可能很小。在某门户网站的一项网上调查中，认为二审维持原判的占到40%以上。该调查甚至还设了一个“加刑”选项(根据法律规定，上诉案件被告人不加刑)，选择该项者占到了30%以上。
宣判结束后，二审法官对李某某等五人进行了法庭教育，各被告人的律师也参加。据一名参与庭审的人士透露，在“教育”的过程中，同案被告人王某的辩护律师因为暗示其他被告的证词不实，被法官驱逐出法庭。
对于庭审中的几个焦点问题，北京市一中院在官方微博上以审判长李纪红回答新华社记者提问的形式作出解释。在为何没有发现李某某精斑仍认定其强奸的问题上，李纪红称，合议庭认为是否射精以及检测出精斑并非认定强奸的惟一依据。李某某曾供认与受害人发生性关系，且有其他被告人口供、被害人陈述、证人证言等佐证。
对于是否存在卖淫嫖娼，李纪红的解释是，“合议庭认为没有任何证据证明被害人是主动自愿地与五被告人发生性关系或向五人卖淫”。对于一审中争议较大的杨某某在事后收取2000元的问题，法庭认为并非杨某某索要，而是李某某等人硬给的。且属事后行为，与是否构成强奸无关。
