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(huì)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(shí)證據(jù)之后，于1947年2月6日對(duì)谷壽夫開庭審訊，庭址設(shè)在南京中山東路原勵(lì)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(duì)犯下的累累罪行。旁聽席上的中外記者和社會(huì)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(duì)是有文化、有教養(yǎng)的，對(duì)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(duì)壘時(shí)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(duì)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(shí)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(shí)錄照片，并在審訊過程中，將被告谷壽夫押解到雨花臺(tái)，面對(duì)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(diǎn)被害者骨骸上的槍傷、刀傷。在對(duì)谷壽夫進(jìn)行庭訊時(shí)，法庭上還陳列著幾個(gè)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(duì)屠殺南京平民與俘虜?shù)氖聦?shí)，表示愿對(duì)這次慘絕人寰的大屠殺負(fù)主要責(zé)任。

在一個(gè)多月的時(shí)間里，軍事法庭對(duì)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(tái)執(zhí)行槍決。