שופטי בית המשפט המחוזי מתחו ביקורת על העדים מטעם ההגנה, בין היתר על חיים סדובסקי, שהפיץ רבות מההאשמות בדבר חקירה מוטה מצד המשטרה, הפרקליטות, המכון לרפואה משפטית והשופטים עצמם. במהלך אחד הדיונים, נשאל סדובסקי מדוע הוא מכנה את עצמו "דוקטור" - בשעה שהוא למעשה נטורופת, ותוארו אינו מוכר רשמית בישראל. בשומעו את השאלה איבד סדובסקי את עשתונותיו, נטש את דוכן העדים וחזר לטעון את טענותיו בתקשורת. עדותו בבית המשפט נמחקה. השופטים קבעו שדברי ד"ר מאיה פורמן, הרופאה הפתולוגית מטעם ההגנה, אינם מקצועיים ורשלניים.
הערעור השני לבית המשפט העליון.
באוקטובר 2014 עירער זדורוב בשנית על פסק הדין לבית המשפט העליון. במהלך הערעור טענו סניגוריו, אביגדור פלדמן ואלקנה לייסט, שבתא השירותים נמצאו עקבות נעליים המרמזות על אדם נוסף שיצא מהתא, שחקירתו של זדורוב הובילה אותו להודאה באמצעים פסולים כגון תדרוך ופיתוי, שהמשטרה שילמה תשלום מופרז למדובב, ושבית המשפט המחוזי לקה בחוסר בקיאות וחוסר ריסון שיפוטי.
ב-23 בדצמבר 2015 דחה בית המשפט העליון ברוב של שני שופטים נגד אחד את הערעור, והותיר את פסק הדין המרשיע על כנו. השופטים יצחק עמית וצבי זילברטל פסקו שזדורוב אשם, ואילו ראש ההרכב, השופט יורם דנציגר, סבר בדעת מיעוט כי יש לזכות את הנאשם מחמת הספק אך ציין שכפי הנראה זדורוב הוא אכן הרוצח. סנגוריו של זדורוב הגישו בקשה לדיון נוסף, אולם זו נדחתה. באשר למאיה פורמן, הם קבעו כי חוות הדעת שלה הייתה מקצועית ועדיפה על פני חוות דעתו של המומחה מטעם המדינה.
ביוני 2020 הגיש זדורוב ערעור נוסף.
ההחלטה על משפט חוזר.
עורך דינו של זדורוב, ירום הלוי, פנה למכון לרפואה משפטית, בנוגע לממצא דמי של המנוחה, שנתגלה גם בתא הסמוך לזה שבו בוצע הרצח. בעקבות פנייתו, הודתה פרקליטות המדינה כחודש לאחר מכן, ב-20 בינואר 2019 כי אכן נפלה טעות בקטלוג המוצגים, וכי אכן נפלה טעות בחקירה. ב-23 באוקטובר 2019 הגיש בקשה למשפט חוזר.
ב-11 במאי 2021 פסק המשנה לנשיאת בית המשפט העליון, חנן מלצר, כי ייערך לזדורוב משפט חוזר. מלצר נימק זאת בין היתר בכתם דם שזלג על אחת העקבות שמתוות מסלול יציאה מתא 2 אל תא מס 3, אחר שהוסכם שאינן של זדורוב. הוא קיבל חוות דעת של המומחה הקנדי ד"ר ויליאם בודזיאק, שלפיו כתם הדם נזל על העקבה תוך לא יותר משעה אחר הרצח, ולכן לא ייתכן שטביעת הנעל שנמצאה בזירה שייכת לאחד המחלצים.
עוד ציין מלצר כתם דם שהתגלה בתא השירותים השלישי ואינו עולה בקנה אחד עם גרסת התביעה שלפיה כתם הדם נמצא בתא השני (שדרכו נמלט זדורוב על פי גרסתה). עם זאת, ציין השופט כי טענת ההגנה לגבי אשמתה האפשרית של אולה קרבצ'נקו, שהופללה על ידי בן זוגה לשעבר, א"ח, היא בעייתית ואינה יכולה להוות נימוק למשפט חוזר, וכך גם השערה שנמצאה בזירה ומכילה DNA מיטוכונדריאלי שיכול להתאים למשפחתו של א"ח. עוד כתב השופט כי גם טענות ההגנה לגבי מחדלים בחקירה לא היו מביאות, לבדן, למשפט חוזר.
ביולי 2021 פורסם כי שמו של א"ח הוא אדיר חבני, בן 37 מהשפלה.
המשפט החוזר.
לאור החלטת מלצר היה על הפרקליטות להחליט אם להגיש כתב אישום מחודש או לא (מה שהיה מוביל לזיכויו של זדורוב).
ביולי 2021 החליט פרקליט המדינה עמית איסמן להגיש כתב אישום חדש נגד זדורוב ולערוך לו משפט חוזר בבית המשפט המחוזי בנצרת. בית המשפט המחוזי הורה לשחרר את זדורוב למעצר בית בתנאים מגבילים אצל חמותו. הפרקליטות ערערה, אולם בית המשפט העליון אישר את השחרור.
ב-12 באוקטובר 2021 נפתח שלב ההוכחות במשפט בפני הרכב שכולל את סגן נשיא בית המשפט המחוזי בנצרת אשר קולה כראש ההרכב ולצדו השופטים דני צרפתי ותמר נסים שי.
במהלך המשפט נשמעה ביקורת מצד הפרקליטות על הטיה של בית המשפט לטובת זדורוב. התביעה העירה פעם אחר פעם לשופטים כי הם עונים במקום זדורוב ושמים מילים בפיו. השופטים טענו כי מצבה של התביעה קשה. בשיא המתיחות בין בית המשפט לתביעה, הגיע לצעקות וטונים צורמים כאשר עורך הדין קבלאוי מהפרקליטות טען להטיה לטובת זדורוב. השופט אשר קולה השיב לו כי הוא חצוף וכי "עו"ד קבלאוי איבד את כבודו בעיני בית המשפט".
הסיקור התקשורתי.
אמצעי התקשורת בישראל דיווחו על הרצח וחקירת המשטרה בהרחבה. במהלך השבעה ביקרו בבית ראדה צוותי שידור ועיתונאים, והעבירו דיווחים על הביקורת שהטיחו ההורים במשטרה, במערכת החינוך ובראש המועצה. שמועות והשערות רבות על זהות הרוצח פורסמו.
ב-2007 ערוץ 2 שידר שיחת טלפון שנערכה בין אמה של ראדה ובין אשתו של זדורוב, שהורשע ברצח. מאוחר יותר טענה אמה של ראדה, כי האירוע בוים על ידי כתב ערוץ 2, מנחם הורוביץ. הורוביץ הכחיש כי יזם את האירוע.
הוריה של ראדה התארחו בתוכניתו של דודו טופז, והתראיינו. הראיון זכה לביקורות נוקבות, היות שנחשב לניצול סערת הרגשות בה היו נתונים ההורים.
ב-2 בינואר 2007 ביקשה וקיבלה המשטרה צו איסור פרסום גורף מבית משפט השלום בעכו. כבר באותו היום הגיש אתר החדשות ynet בקשה להסרת הצו. בעקבות לחצים ציבוריים, בוטל הצו לאחר שבועיים.
בתחילת יוני 2008 פרסם שרון גל בערוץ 10 את הסרט התיעודי "רק תאיר יודעת", ובו בוצעה סקירה חוזרת של חומרים מתחקירו של דורון בלדינגר, כמו גם צילומים מקצרין אחרי הרצח. במהלך הסרט, התראיינו שלוש מחברותיה של תאיר, תוך שהן מסכימות לחשוף את שמותיהן המלאים: לי לחיאני, נופר בן דוד ושיראל ביטון. בעקבות פרסום הסרט, תבעה המדינה את ערוץ 10 על פרסום חומרים חסויים מן החקירה.
ב-1 בינואר 2016 בתוכנית "שישי", הוצגו תאוריות קונספירציה והקף אי האימון של הציבור במערכות הרשמיות האמונות על החוק והסדר בארץ; הופרך סיפורו של נהג מונית, שלטענתו אסף שלושה נערים מקצרין שהתנהגותם ברכבו הייתה חשודה זמן קצר לאחר זמן הרצח של תאיר ופיזר אותם בצפון הארץ, ונמסר שקבוצת הפייסבוק: "מי רצח את תאיר ראדה" מונה מעל 120,000 חברים.
בדצמבר 2016 פורסם שנער כתב בפורום קבוצתי השייך לבית הספר שהכיר את הרוצח. אותו הנער כתב כי הרוצח הוא למעשה בן 17, שאינו תושב האזור.
בפברואר 2017 לאחר בקשת האם להשבת הטלפון הנייד של תאיר ומחשב של המשפחה שנלקחו לטובת החקירה, התברר שהטלפון אבד. בקבוצה הציבורית בה חברו התומכים בחפותו של זדורוב הושמעו טענות על שיבוש החקירה, אך באוגוסט 2017, לאחר שהמשפחה פנתה לבית המשפט, הטלפון נמצא.
ב-19 בפברואר 2020 פורסם בחדשות 13 על ידי העיתונאים מיה איידן ורוני שצ'וצ'ינסקי כי כתמי דם נמצאו על הקורה שבין תא 3 ותא 4 - דבר הסותר את שחזורו של זדורוב. תמונות התקריב של הקורה הועברו לאחר שנים ארוכות לצוות ההגנה של זדורוב. דגימות הדם האלה לא נבדקו מעולם. יממה קודם לכן, פרסמו השניים את עדותה של ל׳, תלמידת בית ספר "נופי גולן", שאמרה כי היא זאת שהציקה לזדורוב וטענה כי אותה תיאר זדורוב בהודאתו למדובב בחדרי החקירות ולא את ראדה שכן זדורוב מתאר במהלך שהותו עם המדובב בחורה בלונדינית. בסיום הודאתו של זדורוב בפני המדובב המשיך לטעון זדורוב כי הנערה ככל הנראה צבעה את שיערה - דבר שלא התיישב עם תיאורה של תאיר.
בלדינגר וסדובסקי.
בימים הראשונים לאחר הפרסום על מעצר זדורוב, פנה חיים סדובסקי לבני משפחתה של ראדה. סדובסקי הציג עצמו כתחקירן מומחה; בנוסף, טען כי ברשותו מידע המורה על כך שזדורוב אינו אשם, שהרצח בוצע על ידי יותר מרוצח אחד, ושחברותיה של הנרצחת הן שרצחו אותה. בהמשך, נסמך על חקירתו של דורון בלדינגר.
לאחר הרשעתו של זדורוב בינואר 2011, שודרה בערוץ הראשון הכתבה: "מי רצח את תאיר ראדה?", שבמהלכה הוצגו עדויות של דורון בלדינגר, לפיהן זדורוב חף מפשע. כתבה זו נסמכה על סדרת סרטים בשם: "לתפור חף מפשע", בעריכתו של בלדינגר, ואשר פורסמה בידי חיים סדובסקי באתר יוטיוב. סדרת סרטים שקיבלה הדים מקבוצת הפייסבוק: "מי רצח את תאיר ראדה". מן הצד השני, פרסמו במרץ 2011 מיקי רוזנטל ורביב דרוקר כתבת תחקיר בערוץ 10, המצדדת בכך שזדורוב הוא האשם ברצח, ובה ביקורת רבה על המגינים על זדורוב: בלדינגר, סדובסקי ועורך הדין שפיגל.
בדצמבר 2013, פרסמה אשרת קוטלר כתבה הכוללת ראיונות עם לי לחיאני ונופר בן דוד, חברותיה של תאיר, ששמן נחשף בכתבה של שרון גל, ושהואשמו מפורשות בידי יותר מ-15,000 חברי קבוצת פייסבוק שהן הרוצחות. בכתבה נחשפה גם מנהלת הקבוצה אמי בוני, שחזרה בה ובאה להתנצל. בכתבה הציג עצמו דורון בלדינגר כחוקר פרטי - אף על פי שאינו כזה. בתגובה, פרסם בלדינגר חלקים מהראיון שהוסרו בעריכה, לגביהם הדגיש שהוא אכן אינו חוקר פרטי מורשה ושלא הציג עצמו ככזה. בנוסף, הבהיר בלדינגר שלא האשים את הבנות אלא ביקש שיסכימו להיחקר; שהיה פורום פנימי שנמחק; שהבנות טענו שראו את הרוצחים, ושאת עיקר הנזק שנגרם להן גרם דווקא שידור סרטו של שרון גל בערוץ 10.
בספטמבר 2020 פסק בית משפט השלום בראשון לציון כי סדובסקי יפצה את אחת הבנות, לי לחיאני ב-36,000 שקלים. זאת אחרי שהוביל ברשת האינטרנט טענת קונספירציה לפיה לחיאני היא "הרוצחת".
צל של אמת.
במרץ 2016, שודרה בערוץ 8 של HOT סדרה דוקומנטרית בת ארבעה פרקים, בשם "צל של אמת", שהתמקדה בפרשת הרצח. יוצרי הסדרה הם יותם גנדלמן, ארי פינס ומיקה תימור. הסדרה העלתה ספקות לגבי הרשעתו של זדורוב וביקרה את מערכת המשפט. הסדרה זכתה לחשיפה ולדיון בתקשורת.