1982年10月18日、名古屋高等裁判所で控訴審初公判が開かれた。控訴審でも、木村は起訴事実を全面的に認めたため、控訴審はわずか3カ月で結審した。第一審も10カ月のスピード審理だったため、事実審はわずか1年弱で結審した。控訴審で弁護側は「木村は逮捕後、率直に犯行を認め、拘置所内でも毎日、被害者の冥福を祈るなど、深く反省している。永山則夫連続射殺事件など、他の重罪事件でも、控訴審で死刑判決が破棄されて無期懲役になった例があり、刑の均衡の上から、死刑判決を破棄して無期懲役を適用するのが相当である」と主張していた。1983年（昭和58年）1月26日、名古屋高裁刑事第2部（村上悦雄裁判長）は、第一審の死刑判決を支持し、木村の控訴を棄却する判決を言い渡した。木村は判決を不服として、同日午後に最高裁判所に上告した。弁護人は判決後、名古屋拘置所で木村と面会し、「控訴審判決は死刑制度の適否などについて判断しておらず、弁護人としては不服である。量刑について最高裁が同じ判断を示すとは限らず、人生を最後まで大切にする意味でも上告すべきだ」と説得し、木村はこれに同意した。
木村の初公判は1981年5月15日、名古屋地方裁判所刑事第3部（塩見秀則裁判長）で開かれた。注目された罪状認否で、木村は「身代金を取ることは12月4日の時点で断念していた」と供述したが、それ以外は起訴事実を全面的に認めた。冒頭陳述で検察側は、木村が映画『天国と地獄』をヒントにした上で、計画が失敗しないように、初めからA子を殺すつもりで誘拐したことを明らかにした。木村の捜査段階での供述態度や、同月5日にA子の遺体が発見されたことなどから、木村が犯行を認めることは確実視されていたが、法廷で犯行を認めたことから、今後の焦点は、検察側から明らかにされる、犯行の詳しい動機・方法などに移り、審理はかなり早く進む見通しが立った。その後、刑事裁判の争点は情状面での立証に移り、検察側はA子の父親・友人を、弁護側は木村の母親・友人を、それぞれ情状証人に申請した。12月の公判で、木村は「被害者遺族の方の気持ちが少しでも晴れるなら、また、私の母や家族に対する世間の冷たい目が多少とも緩和されるなら、命が惜しいとは思いません。私が死刑になるのが一番いいのではないかと思います」と述べた。第9回公判では、被害者遺族であるA子の父親が、検察側の情状証人として出廷し、「親として絶対許すことはできません。死刑を望みます」と述べた。1981年12月24日、名古屋地裁刑事第3部で第10回公判（論告求刑公判）が開かれた。検察側は「社会全体に戦いを挑んだ、わが国史上まれに見る、大胆、残忍、卑劣な犯行で、天人とも許しがたい。被告人の反社会的性格に改善の余地はない」として、木村に死刑を求刑した。弁護側の最終弁論は翌1982年（昭和57年）2月2日に開かれた。1982年3月23日に判決公判が開かれ、名古屋地裁刑事第3部（塩見秀則裁判長）は検察側の求刑通り、木村に死刑判決を言い渡した。木村は判決後も、前述のように死刑を受け入れる意思が固かったが、弁護人らが控訴するように説得した。その後、木村の弁護人は控訴期限前日の4月5日付で、量刑不当を理由に名古屋高等裁判所に控訴した。
文化12年（1815年）8月28日生まれ。六男であるために家督を継ぐことはできず、12歳の頃に長州藩寄組・佐世親長（益田就恭の実弟）の養子となる。「元」の字はこの頃の藩主・毛利斉元（在任：1824年 - 1836年）から偏諱を受けたものと推測される。嘉永4年（1851年）、家老に昇進するが、大名の子の養子先としては家格が低すぎることから、安政5年（1858年）に藩命で長州藩で代々家老職を継ぐ家柄の福原親俊（伯父・福原房純の孫）の家督を継承した。万延元年（1860年）に国家老として藩主・毛利慶親（斉元の子、後の敬親）を補佐し、尊王攘夷運動を推進する。文久3年（1863年）に廃止された最後の当職（財務を統括する家老職）を務めており、当職廃止後も加判役として藩政の中枢に残った。後述の長州軍上洛に至る政務において、どのような権限を持ち政務を行ったかは定かでは無いものの、在職期間から考えて、航海遠略策の進言・藩是転換（奉勅攘夷・破約攘夷の提案・実行）などの政策で責任者のひとりであった可能性が高い。同年、八月十八日の政変で長州藩が京都から追放されると、元治元年（1864年）に来島又兵衛や久坂玄瑞らと協力して挙兵し、上京して禁門の変を引き起こした。元僴は伏見長州藩邸に布陣した長州藩主力軍の総大将として伏見街道を進むが、途中で交戦した大垣藩勢の銃撃で負傷、敗退して帰国した。その後、幕府による第1次長州征伐が起こると、藩内では保守派である俗論党が主導権を掌握してしまう。元僴は禁門の変で敗れて逃げ戻ったという経緯があったため、保守派の意向に逆らうことができず、西郷隆盛の要求により国司親相・益田親施と共に禁門の変、並びに長州征伐の責任を取る形で、同年11月12日に岩国の龍護寺で自害した（享年50）。首級は他の家老らの首級と共に幕府側に送られた。辞世の句：くるしさは　絶ゆるわが身の夕煙　空に立つ名は　捨てがてにする