James Holmes, 27, har erkänt morden, men erkänt sig inte skyldig på grund av galenskap.
Mr Holmes öppnade eld under midnattspremiären av en Batmanfilm i Aurora, Colorado, i juli 2012.
Tjänstemän säger att han bar rustning, kastade rökbehållare och sköt på folk som försökte fly.
Om juryn finner honom oskyldig på grund av galenskap, kommer han att tillbringa resten av sitt liv på ett mentalsjukhus för de kriminella sinnessjuka.
Annars står han inför dödsstraff.
Under invigningen på måndagen sa distriktsåklagare George Brauchler att båda utvärderarna var överens om Holmes mentala tillstånd vid tidpunkten för attacken.
"Båda sa samma sak - att killen var förnuftig när han försökte mörda alla dessa människor på teatern", sade han.
Åklagare har hävdat att attacken var klart överlagt, med Mr Holmes planerar och samla vapen i månader, samt utstuderat supra-trappa hans lägenhet för att döda alla som försökte komma in.
Hans föräldrar skrev ett brev till Denver Post i december där han bad om sitt liv för de skonade.
Robert och Arlene Holmes sade att deras son var "inte ett monster", men lider av allvarlig psykisk sjukdom.
Rättegången kommer efter två och ett halvt år av komplicerade juridiska frågor relaterade till dödsstraff och sinnessjukdom, och efter nästan tre månaders juryurval.
Utvärderingarna av den psykiska hälsan kan vara en nyckelfaktor. Domare Carlos Samour beställde en andra mental hälsa examen efter åklagare sade den första var partisk. Försvarsadvokaterna invände mot ett andra test.
Vid tidpunkten för skottlossningen, Mr Holmes var en doktorand i neurovetenskap vid University of Colorado i Denver, men drog sig ur sina studier efter att ha misslyckats en nyckel examen.
När han greps hade mr Holmes hår färgats rött i en tydlig hänvisning till Jokern, en Batman-skurk.
Han verkade förvirrad i sitt första rättegångsframträdande, och kameror förbjöds från ytterligare förhör.
En Colorado man som sköt och dödade 12 personer på en biograf 2012 hittades frisk av två experter omedelbart efter attacken, säger åklagare.