2013年11月27日上午，李某某等强奸上诉案二审宣判，北京市第一中级人民法院终审裁定驳回上诉，维持原判。李某某仍获刑十年。
由于该案涉及未成年人和个人隐私，与一审宣判时允许未成年人权益保护组织及妇女权益保护组织旁听相比，二审宣判时的“保护措施”更为完善，未组织任何人员入庭。
宣判之后，北京市一中院以长微博形式对判决作了简要说明，其中对于控辩双方争议较大的“非法证据排除”问题，法院认定不存在非法证据，且认为该案已形成“完整证据链”，能够排除合理怀疑。
此结果早有预兆。一名参与庭审的司法界人士告诉南方周末记者，对于李某某案而言，二审法院直接审理而不是发回重审，即意味着有可能维持原判。在法院驳回李某某辩护律师调取新证据等申请后，维持一审判决迹象就更加明显。当天宣判之前，媒体即引用法律专家、被告人魏某某辩护律师李在珂、被害人律师田参军等人的说法，认为李某某因拒绝认罪、赔偿，改判可能很小。在某门户网站的一项网上调查中，认为二审维持原判的占到40%以上。该调查甚至还设了一个“加刑”选项（根据法律规定，上诉案件被告人不加刑），选择该项者占到了30%以上。
宣判结束后，二审法官对李某某等五人进行了法庭教育，各被告人的律师也参加。据一名参与庭审的人士透露，在“教育”的过程中，同案被告人王某的辩护律师因为暗示其他被告的证词不实，被法官驱逐出法庭。
对于庭审中的几个焦点问题，北京市一中院在官方微博上以审判长李纪红回答新华社记者提问的形式作出解释。在为何没有发现李某某精斑仍认定其强奸的问题上，李纪红称，合议庭认为是否射精以及检测出精斑并非认定强奸的惟一依据。李某某曾供认与受害人发生性关系，且有其他被告人口供、被害人陈述、证人证言等佐证。
对于是否存在卖淫嫖娼，李纪红的解释是，“合议庭认为没有任何证据证明被害人是主动自愿地与五被告人发生性关系或向五人卖淫”。对于一审中争议较大的杨某某在事后收取2000元的问题，法庭认为并非杨某某索要，而是李某某等人硬给的。且属事后行为，与是否构成强奸无关。
二审宣判之前，李某某的代理律师之一李肖霖曾是少有的对结果乐观者之一，他认为本案依法应会判李某某无罪。另一名律师张起淮则并不看好。在11月19日的庭审中，两名律师辩护策略有些许差异，其中张起淮作“存疑辩护”，提请法庭在一审判决刑期基础上，为李减少五年刑期，重新量刑。李某某母亲梦鸽则要求判决五年以下乃至缓刑。李肖霖做的无罪辩护，提请法院宣判无罪，该意见与李某某本人一致。
据一位知情人士透露，判决之前，由于在电视里看到“中央新政策”，身在看守所的李某某一度对二审改判抱有很大期望。
李某某所指的“中央新政策”，是宣判前6天由最高人民法院下发的《关于建立健全防范刑事冤假错案工作机制的意见》，对于疑罪从无、对疲劳审讯等非法证据排除、不受舆论影响等内容的强调，被李某某的代理律师张起淮形容为系为李某某案“量身打造”。
不过，在得知二审即将宣判时，李某某对二审结果不再乐观。11月25日，即宣判前两天，辩护律师张起淮最后一次去看守所会见了李某某，告知其两天后宣判。李某某预感“年前回不了家了”。
在会见时，李某某曾试图将其本人所写的法庭“最后陈述”手稿交给律师，但未被监管人员允许。李某某认为，此案的关键在于警方是否对酒吧的敲诈行为立案调查，因为敲诈一旦成立就不是强奸，但假如舆论不扭转，“公安想立案也不可能”。
为此，李某某在看守所一位在押人员的指点下，专门写了一个用以“扭转舆论”的方案，其中包括将其“法庭陈述”的手稿原件公开、在网上推送“敲诈团队”的违法行为等。
李某某还写给母亲梦鸽一封信，信中称，“对于任何结果儿子都做好准备，绝不会放弃。”
二审宣判之后，李某某母亲梦鸽对南方周末记者表示，因为有纪律，她不便多说，但坚信法律最终会“说清楚”。
根据相关法律规定，因为涉及未成年人，本案中部分被告人犯罪记录将被法院封存，以降低对其人生的影响——但仅限于刑期五年以下者，这也意味着李某某不在其列。
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