ظهر روز بیست و دوم اردیبهشت، سرلشکر جوادی، رییس دادگاه تجدیدنظر نظامی، ختم آخرین جلسه دادرسی را اعلام کرد. به این ترتیب پس از 26 جلسه بحث و بررسی، هیات دادرسان برای اعلام رأی دادگاه وارد شور شدند. بعدازظهر همان روز دادگاه رأی خود را اعلام کرد. متن رأی دادگاه پس از بررسی اتهامات و اعتراضات متهمان ردیف 2 و 1 و اعتراضات دادستان ارتش نسبت به رأی دادگاه بدوی، رأی دادگاه بدوی را مخدوش اعلام کرد: «اولاً بطوری که دادستان ارتش اعتراض نموده دادگاه بدوی ابلاغیه دربار شاهنشاهی را تعبیر به گذشت اعلیحضرت همایون شاهنشاهی از حق خصوصی کرده در صورتی که اصولاً مقام شامخ سلطنت اعلی و اجل از این است که مدعی خصوصی به نحوی که در ماده 9 قانون اصول محاکمات جزایی تعیین شده واقع شوند و مضافاً به اینکه چنین اظهار و عنوانی از لحاظ جنبه خصوصی نشده تا اوامر صادره گذشت تلقی شود و از جهت حیثیت عمومی جرم اوامر صادره عنوان عفو نمی‌تواند داشته باشد زیرا اقدام به عفو و بخشودگی پس از قطعی شدن حکم محکومیت با رعایت تشریفات قانونی طبق ماده 55 قانون مجازات عمومی باید به عمل آید بنابراین استناد دادگاه بدوی به ابلاغیه صادره در این مقام بی‌مورد بوده. ثانیاً با توجه به کیفیت اتهامات منتسبه و استدلال دادگاه بدوی که اصل مجازات را منطبق با ماده 137 قانون دادرسی و کیفر ارتش دانسته و به اجازه ماده 413 قانون دادرسی و کیفر ارتش رعایت ماده 46 قانون مجازات عمومی را کرده که مجازات قابل اعمال درباره نامبرده را حبس مجرد دانسته و چون در ماده مزبور تعیین حداقل و حداکثر نشده لذا تعیین حبس مجرد بدون رعایت علل مخففه و دادن تخفیف خالی از اشکال بوده و با اینکه دادگاه در مقام تخفیف برآمده و به ماده 44 قانون مجازات عمومی استناد نموده اثر قانونی ماده 44 قانون نامبرده در تعیین کیفر مشاهده نمی‌شود.» سپس دادگاه رای خود را بدین شرح انشاء کرد:
«در مورد دکتر محمد مصدق ... بنابراین اجمالاً اعمال و افعال مشارالیه از ساعت یک روز 25 الی 28 مرداد منفرداً و مجتمعاً بطور واضح و روشن منطبق با ماده 317 قانون دادرسی و کیفر ارتش بوده و با در نظر گرفتن اینکه دادستان ارتش از حکم دادگاه بدوی تقاضای تجدیدنظر کرده، نامبرده به استناد ماده 317 قانون دادرسی و کیفر ارتش و رعایت ماده 46 قانون کیفر عمومی از لحاظ تجاوز سن او از 60 سال محکوم است به سه سال حبس مجرد و باید مدتی را که از تاریخ 29 مرداد 1332 بازداشت بوده در حساب محکومیت او منظور نمود. در مورد سرتیپ تقی ریاحی ... بنابراین اعمال مشارالیه معاونت با دکتر مصدق بوده و به استناد ماده 317 قانون دادرسی و کیفر ارتش و ماده 28 و 29 قانون مجازات عمومی و توجه به ماده 30 همان قانون محکوم است به سه سال حبس با کار و باید مدتی که از تاریخ 28 مرداد 1332 بازداشت بوده در حساب محکومیت او منظور گردد.» مصدق بلافاصله پس از صدور رأی دادگاه تجدیدنظر، تقاضای خود مبنی بر فرجام‌خواهی از رأی صادره را مطرح نمود. ولی این درخواست مورد عنایت قرار نگرفت. وی لایحه فرجام‌خواهی خود رابه دیوان عالی کشور ارسال کرد. لکن باز موثر نیفتاد. دکتر مصدق در تاریخ 19 تیر 1334 طی نامه‌ای به دیوان عالی کشور اعتراض شدید خود را نسبت به عدم رسیدگی به فرجام‌خواهی خویش ابراز نمود و با تعیین ضرب‌الاجلی اظهار داشت چنانچه به تقاضای او رسیدگی نشود با اعتصاب غذا خودکشی خواهد کرد.
