Il 1 dicembre 1994 iniziò il processo a carico di Luigi Chiatti. Durante le udienze l'uomo ripetè in aula quello che aveva dichiarato nel corso degli interrogatori, descrivendo gli omicidi di Simone e Lorenzo. Il 28 dicembre 1994 la Corte d'Assise di Perugia dichiarò "Chiatti Luigi colpevole dei reati di omicidio, sequestro, occultamento di cadavere in danno di Simone Allegretti" e lo condannò "alla pena dell'ergastolo". Inoltre la Corte dichiarò l'uomo "colpevole dei delitti di omicidio e occultamento di cadavere in danno di Lorenzo Paolucci" e condannò Chiatti a un altro ergastolo.
Nel 1996 iniziò il processo d'appello, durante il quale gli avvocati della difesa invocarono l'infermità mentale. Per questo venne effettuata una perizia psichiatrica, secondo cui Chiatti era affetto da pedofilia con sadismo sessuale, un disturbo della personalità che però non limita la capacità di intendere e di volere. Al "mostro" venne quindi riconosciuta la seminfermità mentale e nell'aprile del 1996 la Corte d'Assise d'Appello di Perugia riformò la sentenza di primo grado, riducendo la pena a 30 anni di reclusione più almeno tre anni di ricovero in una struttura psichiatrica. Non solo. Come specificò l'Unità, la Corte non accolse nemmeno "la richiesta del riconoscimento della premeditazione del secondo delitto, quello di Lorenzo Paolucci" e respinse "la richiesta delle aggravanti (delitto per motivi abbietti, sevizie e crudeltà)", concedendo invece le attenuanti.
Il 4 marzo 1997 la Cassazione confermò la sentenza di appello. "Con ampia e circostanziata motivazione la Corte di Assise di Appello di Perugia ha rilevato che la personalità di Luigi Chiatti è caratterizzata da un disturbo rilevante del tipo narcisista iper-vigile, con pedofilia e con tratti sadici, schizzoidi, paranoidi, ossessivi", scrisse la Cassazione nelle motivazioni, secondo quanto riportato da Misteri d'Italia, ritenendo che il disturbo rientrasse in "una vera e propria infermità psichica idonea a pregiudicare in maniera rilevante, anche se non completamente, il comportamento dell’imputato".
Nel 2015, come riportò ilGiornale.it, il mostro di Foligno uscì dal carcere, beneficiando dell'indulto nel 2006, ma non tornò libero. Come stabilito dalla sentenza infatti, l'uomo venne trasferito in una Rems, Residenze per l'esecuzione di misure di sicurezza, dove rimase tre anni. Scaduti i termini, nel 2018 Luigi Chiatti venne considerato ancora "socialmente pericoloso" dal tribunale di sorveglianza e la sua custodia nella Rems venne prorogata di due anni.
Nei primi mesi del 2021, Chiatti venne sottoposto a un altro esame, ma anche il questo caso il tribunale ritenne l'uomo pericoloso. Lo aveva detto lui stesso: "Se dovessi uscire, ho paura di rifarlo", aveva detto il "mostro di Foligno".