Da Sovjetunionen kollapset i 1991 ble Tsjikatilos rettergang den første, store begivenheten i det postsovjetiske Russland. Rettssaken ble holdt den 14. april 1992. Til tross for sin merkelige og forstyrrede oppførsel i rettssalen ble han erklært i stand til å gjennomføre en rettergang. Under rettssaken ble han holdt inne i et jernbur i midten av rettssalen, dette var for å beskytte ham mot raseriet fra pårørende og publikum. Familiene til ofrene skrek skjellsord og trusler til Tsjikatilo og krevde at han skulle bli løslatt fra jernburet så de kunne henrette ham på sin egen måte. Det var flere tilfeller hvor familiene til ofrene besvimte da ofrenes navn og gjerningene de var blitt utsatt for ble opplest. Tsjikatilo kom med mange latterlige beretninger; han erklærte at han var gravid og at det hadde skjedd enten fordi han var blitt utsatt for radioaktiv stråling eller fordi han hadde ammet. To ganger kledde han av seg nedentil og viste frem kjønnsorganene sine mens han ropte at han ikke var homoseksuell. Han benektet flere av mordene han tidligere hadde tilstått og den siste dagen rettssaken fant sted begynte han å synge og ble fjernet fra rettssalen. Da han endelig ble tilbudt en sjanse til å snakke nektet han å si noen ting. Rettergangen endte i juli og dommen ble utsatt frem til 15. oktober hvor han ble funnet skyldig i 52 av 53 mord og ble dømt til døden for hvert mord. Dommeren, Leonid Akhobzjanov, kom med følgende erklæring: «Når vi tar i betraktning de grusomme og omfattende gjerningene han utførte, ser ikke denne retten noe annet alternativ enn å ilegge den eneste straffen han fortjener. Jeg dømmer ham dermed til døden».