La Corte d'appello assolse tutti gli imputati dall'accusa principale, confermando le condanne di Valpreda e Merlino, e condannò i due neofascisti a 15 anni per gli attentati di Milano e Padova, compiuti tra l'aprile e l'agosto del 1969: la Cassazione confermò l'assoluzione per Giannettini e ordinò un nuovo processo per gli altri quattro imputati.
Il nuovo dibattimento cominciò il 13 dicembre 1984 presso la Corte d'appello di Bari e si concluse il 1º agosto 1985 con l'assoluzione di tutti gli imputati per insufficienza di prove: il 27 gennaio 1987 la Cassazione rese definitive le assoluzioni per strage, condannando soltanto alcuni esponenti dei servizi segreti italiani  per aver depistato le indagini.
Una nuova istruttoria, aperta a Catanzaro, portò a processo i neofascisti Stefano Delle Chiaie e Massimiliano Fachini, accusati di essere rispettivamente l'organizzatore e l'esecutore della strage: il 20 febbraio 1989 entrambi gli imputati furono assolti per non aver commesso il fatto .
Il 5 luglio 1991, al termine del processo d'appello, fu confermata l'assoluzione di Delle Chiaie.