על אף החיזוקים שקבלה ההגנה מהעדויות, צוות המומחים המדעיים במקרה היו אלו שהטו את הכף לטובת התביעה. עדויות רבות היו קשורות בממצאים על פריטי הלבוש של עזריה: הביולוג, ד"ר אנדרו סקוט העיד כי הדם שזרם על הגופייה של עזריה נגרם מחתך של כלי חד באזור הצוואר; בארי קוקס העיד כי קרעי הסרבל נראו כאילו בוצעו בחיתוך ולא בידי דינגו; מומחה הבד המוביל באוסטרליה, פרופסור מלקולם חייקין, הדגים את האופן בו חיתוך בד כמו בגדיה של עזריה משאיר סיבי בד רבים, כמו אלו שנמצאו בתיק המצלמה של מייקל צ'מברלין, שם חשדו שגופת עזריה הוסתרה. על אף גילוי זה, ההגנה דלתה מידע מחייקין שאותם סיבים יכלו גם להגיע מבגד חדש שלא עבר כביסה, ואכן, הצ'מברלינים טענו שנהגו לשים בתוך התיק בגדים של עזריה.
הראיות החיוניות ביותר של התביעה להרשעת הזוג צ'מברלין היו של הביולוגית ג'וי קאל, אשר העידה כי מצאה את הדם העוברי במכונית של משפחת צ'מברלין. עם זאת, ההגנה דלתה מידע חיוני מקוהל בנוגע לשרידי הבדיקות שלה, מה שהעלה כי כל הצלוחיות בהן בוצעו הבדיקות הושמדו, וכן גם האפשרות הסבירה ביותר שהדם שכביכול היה במכונית, הגיע בכלל מהטרמפיסט המדמם משנת 1979.
עד נוסף של התביעה היה ברנרד סימס אשר חקר מקרי תקיפת בני אדם בידי כלבים, ומסקנותיו היו שלא היו קיימים כל סימנים לתקיפת דינגו על בגדיה של עזריה. לטענתו, תקיפה מסוג זה הייתה גורמת לדימום מאסיבי בהרבה יותר. טענה נוספת של סימס הייתה בנוגע לכך שאין זה אפשרי שכלב דינגו יסגור את לסתותיו על ראשו של תינוק, אך קירקהאם, מההגנה, ביטל טענה זו כאשר הציג תמונה בה כלב דינגו סוגר בלסתותיו על ראש של בובה, בגודל של תינוק, מקדקודה ועד לאוזניה. צילום זה גרם לסימס לחזור בו מטענתו.
העד האחרון מטעם התביעה היה פרופ' ג'יימס קמרון, שהעיד עוד בחקירה השנייה כי הפציעה של עזריה נגרמה מחתך של סכין. ד"ר קמרון טען כי "היה קיים פצע של חריטה מסביב לצוואר, במילים אחרות – שיסוע גרון", בהתבסס על תמונות אולטרה סגולות של הסרבל של עזריה. בנוסף טען כי מהתמונות עולה כי על הבגד יש טביעת יד קטנה של אדם מבוגר, מוכתמת בדם. במקרה של קמרון כעד, ההגנה נסתה להוכיח כי אינו כשר להעיד, בעקבות מקרים רבים בעבר בהם עזר להרשיע רבים שהסתברו להיות חפים מפשע.
ההגנה.
ב־13 באוקטובר נפתחה ההגנה בעדותה של לינדי צ'מברלין עצמה. בנוסף לתיאור פריטי הלבוש שנמצאו, תיארה לינדי פריט לבוש נוסף שטרם נמצא, כותונת סרוגה בצבע לבן עם שוליים בצבע לימון. מכיוון שפריט לבוש זה היה הבגד העליון שלבשה עזריה, טענה ההגנה כי עליו יימצאו סימני התקיפה של הדינגו. אמנם, פריט לבוש זה מעולם לא נמצא וכן אף אחד מלבד לינדי צ'מברלין לא יכול היה להעיד על קיומו. בהתייחס לעדותו של פרופסור קמרון, הראה ג'ון פיליפס לעדים במשפט כי טביעת האצבעות המוכתמות בדם הראתה ארבעה פרקים בכל אצבע, בניגוד לשלושה, כמו אצל כל אדם אחר.
בתחקור התביעה את עדותה של לינדי צ'מברלין, הקדיש ברקר את רוב מאמציו כדי להוכיח כי הסיפור של הזוג שקרי, בשאלות מתחכמות וביצירת בלבול אצל לינדי. הועלו שאלות בנוגע לפשר הימצאות הדם במכונית או היעדר כמות של דם חריגה באזור האוהל לצד הצהרות של ברקר בנוגע למעשיה של לינדי, במטרה להחליש ולעייף אותה, כשלבסוף טען כי סיפור הדינגו הוא פרי דמיונה.
לאחר עדותה של לינדי עלו לדוכן עוד כ-20 עדים. העדים חולקו למספר קבוצות: חלקם שיבחו את הזוג והעידו על סבלם באבל על בתם וחלקם ספרו על מקרים של תוקפנות מצד כלבי הבר שבאזור אולורו. העדים הנותרים היו מומחי רפואה משפטית מטעם ההגנה שהתנגדו לטענות של התביעה, לרוב בקשר לראיות הדם העוברי.
אחד מעדי המפתח מטעם ההגנה היה הפרופסור בארי באווצ'ר, מומחה לרפואה משפטית. באווצ'ר יצא כנגד המסקנות של ג'וי קאל בנוגע לדם העוברי שנמצא במכונית של משפחת צ'מברלין וכיצד שיטת בדיקה מסוג זה הביאה לתוצאות שגויות. עד מומחה נוסף, ריצ'רד ניירן, יצא גם הוא נגד הבדיקות של קוהל שככל הנראה היו בלתי מהימנות, אך עדויות אלו לא השפיעו רבות על דעתם של חבר המושבעים.
עדותו של מומחה לכלבי הדינגו, לס האריס, הייתה מבין החשובות ביותר של ההגנה. לטענתו, כלב דינגו שיכול לצוד טרף בגודל כמו של עזריה, יתאפשר לו ליצור לכידה סביב הראש כולו כדי להביא לשיתוקו. טענתו הנוספת בנוגע לכמות דם מזערית באזור האוהל הייתה כי מקרי ציד של כלבי דינגו מותירים כמות דם מעטה ביותר.
העד האחרון מטעם ההגנה היה מייקל צ'מברלין, שעדותו המבולבלת פגעה קשות בהגנה. בחקירה של ברקר את מייקל, הוא התמקד בהתנהגותו התמוהה בזמן שלאחר היעלמותה של עזריה, כמו האופן בו לא ניסה לתרום למציאתה, או האופן בו לא שאל את לינדי דבר על היעלמותה של עזריה. בשאלותיו הנוקבות טען ברקר כי התנהגות זו נבעה מהעובדה שהוא ידע שלינדי רצחה את עזריה ושסיפור הדינגו הוא בדוי לחלוטין. על כל השאלות ענה מייקל באדישות ובעייפות, מה שהפך את עדותו בעיני חבר המושבעים לבלתי אמינה ואף בלתי הולמת ברמת האדישות שלה.
בנאום הסיכום של ההגנה, טען פיליפס כי התביעה לא מצאה דבר כדי להוכיח את אשמת הזוג צ'מברלין במות עזריה, ואף לא מצאה מניע לרצח.
בנאום הסיכום של התביעה, הודה ברקר כי לא נמצא מניע, מכיוון שמטרת המשפט לא הייתה זו, אלא למצוא אם אכן היה רצח. טענתו העיקרית הייתה כי על המושבעים לקבוע אם הרוצח הוא הדינגו או לינדי צ'מברלין, ומכיוון שלא נמצאו שום עדויות לכך שכלב דינגו גרם למותה של עזריה, אין זה אפשרי להאשים אותו.
פסק הדין.
ב־29 באוקטובר 1982, בשעה 08:33 בבוקר, הכריז חבר המושבעים על פסק הדין. לינדי צ'מברלין נמצאה אשמה ברצח ומייקל צ'מברלין נמצא אשם בסיוע לעבירה. דיווחים מאוחרים יותר סיפרו כי חבר המושבעים היה חצוי בדעתו, ובתחילת הדיון התחלק לארבעה בעד הרשעה, ארבעה נגד הרשעה, וארבעה נוספים נמנעים. לינדי צ'מברלין נשפטה למאסר עולם בכלא דרווין ולעבודות פרך. מייקל צ'מברלין נמצא אשם בסיוע לרצח, אך עונשו נדחה כדי שיוכל לטפל בילדיו בהיעדרה של אימם. השופט מיורהד אמר על כך: "אני מוצא זאת לא רק הולם, אלא אף בטובתו של הצדק, לעשות כן."
תקופת המאסר.
חודש לאחר שהוכנסה לכלא דרווין, ילדה לינדי צ'מברלין את בתה הרביעית, קאליה. מיד לאחר הלידה לינדי שוחררה בערבות לתקופה קצרה כדי לטפל בבתה הטריה. בזמן זה המתינה לינדי לתוצאות הערעור על עונשה, אך באפריל 1983 הוחזרה לכלא לאחר שהערעור נדחה ברוב מוחץ וקאליה נמסרה למשפחה אומנת. עשרה חודשים מאוחר יותר סירב בית הדין העליון לבטל את ההרשעה בהצבעה של שלושה קולות לשניים.
בזמן בו ריצתה לינדי את מאסרה הגיעו דיווחים חדשים שהטילו ספק בראיות שהביאו להרשעתה, מטעם תנועת "שחררו את לינדי" שתפסה תאוצה. טבעם המפוקפק של הראיות המשפטיות מצד התביעה והמשקל הרב שהיה להם בהרשעה, העלו עניין בנוגע להליכים ולעדויות מהימנות. הטיעון המרכזי היה בהקשר לגילוי שמה שנחשב לדם במכונית של משפחת צ'מברלין היה לא פחות ולא יותר מתחליב צבע. מעל למאה אלף אוסטרליים חתמו על עצומות לשחרורה, אך עוד נותרה המחלוקת בנוגע לחפותה, כאשר בסקר עלה כי 52% מתושבי אוסטרליה האמינו שהיא אשמה.
שחרור וזיכוי.
בתחילת שנת 1986, נפל אל מותו תייר בריטי בשם דייוויד ברט במהלך טיפוס לילי על האולורו. בגלל המרחב העצום של הסלע והאזור הסבוך סביב השטח שלו, שרידי גופתו של ברט נמצאו רק לאחר שמונה ימים, מתחת לצוק שעליו איבד את אחיזתו, בסמוך למאורות כלבי דינגו. במהלך חיפוש משטרתי באזור אחר עצמות שנלקחו מהאזור בידי כלבי דינגו, נמצא פריט לבוש בגודל מזערי. במהרה הוא זוהה בתור פיסת העדות החיונית להוכחת חפותם של הזוג צ'מברלין - הכותונת הסרוגה של עזריה.
על הכותונת, אשר קיומה היה מוטל בספק, נראו סימני תקיפת הדינגו אשר הוכיחו שלינדי צ'מברלין נקיה מכל אשמה. כתוצאה מכך הורה השר הראשי על שחרורה מהכלא לאלתר. ב־7 בפברואר 1986 יצאה משערי הכלא והחלה בתהליך שיקום חייה.
לאחר שחרורה מהכלא החלה חקירה משפטית שכללה ביקורת נוקבת על העדויות של עדי התביעה. במאי 1987 הנפיק השופט טרוור מורלינג דו"ח בן 380 עמודים, שביקר את שיטת העבודה המדעית של ג'וי קאל, ג'יימס קמרון ועדי תביעה אחרים. התנהגותם הרגישה והמבינה של נופשי האתר באותו ערב גורלי צוינה לשבח על אי ייחוס חשיבות להתנהגות תמהונית לסוגה של לינדי צ'מברלין, ומתן אמון מוחלט בגרסתה.
ב־15 בספטמבר 1988 ביטל בית המשפט של הטריטוריה הצפונית את כל ההרשעות נגד לינדי ומייקל צ'מברלין. הביטול בוסס על דחיית שני טיעוני המפתח של התביעה: הטענה בנוגע להימצאות הדם העוברי במכונית המשפחתית, והנחות שהיו מבוססות על הטיית המשפט. חודש מאוחר יותר, ערכו בני המשפחה משתה ניצחון לאורחים שהוזמנו לקפיטריה שבמכללת אבונדייל. בין המוזמנים היו עדי ההגנה והפרקליטים, זוג שבתם נלקחה ממכוניתם בידי דינגו, ועיתונאים ופוליטיקאים שעמדו לצידם במאבקם. עורך הדין קן קריספין שיבח בנאומו את הצ'מברלינים על היותם חופשיים, באופן ראוי לציון, ממרירות או רחמים עצמיים.
שנתיים לאחר שנוקו מכל אשמה, קיבלו בני הזוג פיצויים בסך 1.3 מיליון דולר אוסטרליים, על מאסר בלתי מוצדק.
בשנת 1990, פרסמו הצ'מברלינים את האוטוביוגרפיה "דרך עיניי". שנה לאחר מכן לינדי ומייקל התגרשו. בשנת 1992, התחתנה לינדי עם ריק קרייטון, מוציא לאור וחבר בכנסייה האדוונטיסטית של היום השביעי. הזוג חי באוסטרליה.
מעורבות תקשורתית.