1946年冬季的一天，軍事法庭在中華門外雨花路南京市第十一區(qū)公所開了一次調(diào)查庭。那一天大雪紛飛，市區(qū)內(nèi)外銀裝素裹，車少人稀。但區(qū)公所會議室內(nèi)座無虛席，并且不斷有市民扶老攜幼，冒雪趕來。調(diào)查庭上，妻哭夫，夫哭妻，子哭父，父母哭子女，悲哭之聲不絕于耳，控訴谷壽夫罪行者達(dá)千人以上。

軍事法庭經(jīng)過數(shù)月的調(diào)查。掌握了大量的事實證據(jù)之后，于1947年2月6日對谷壽夫開庭審訊，庭址設(shè)在南京中山東路原勵志社禮堂。

庭訊開始后，檢查官在起訴書中歷陳了谷壽夫本人及慫恿所屬部隊犯下的累累罪行。旁聽席上的中外記者和社會各界代表，無不義憤填膺，怒目切齒。然而谷壽夫仍百般狡賴。他先是拒絕軍事法庭指定的辯護(hù)律師為其辯護(hù)，說中國的法律不公正，要求自己進(jìn)行辯護(hù)。接著，他又說他們的部隊是有文化、有教養(yǎng)的，對待平民和放下武器的俘虜，都按“海牙戰(zhàn)法”的準(zhǔn)則行事，沒有違反國際公法。他還把南京大屠殺的罪責(zé)說成是兩軍對壘時造成的傷亡，是另一支被征調(diào)服役的高麗兵（朝鮮人）所為，他的部隊在高麗兵屠殺以后才進(jìn)入南京。

為了揭穿谷壽夫的狡辨行徑，軍事法庭出示了駐華大使新聞處實地拍攝的谷壽夫部日軍暴行的照片，以及目擊日軍暴行的金陵大學(xué)美籍教授史密斯與貝德斯的證言；傳訊了近百名受害未死的人出庭做證；放映了美新處供給的實錄照片，并在審訊過程中，將被告谷壽夫押解到雨花臺，面對法醫(yī)和檢查官事先帶人發(fā)掘出來的萬人白骨，當(dāng)場指點被害者骨骸上的槍傷、刀傷。在對谷壽夫進(jìn)行庭訊時，法庭上還陳列著幾個被害者的顱骨。

谷壽夫在鐵證面前，不得不承認(rèn)他慫恿部隊屠殺南京平民與俘虜?shù)氖聦?，表示愿對這次慘絕人寰的大屠殺負(fù)主要責(zé)任。

在一個多月的時間里，軍事法庭對谷壽夫進(jìn)行了六次庭訊，于3月30日宣判。審判長石美瑜宣讀了判決書，判處谷壽夫死刑。

4月26日上午，谷壽夫被軍事法庭的憲兵從國防部軍法看守所提出來， 押赴雨花臺執(zhí)行槍決。