黄克功被捕认罪后，也曾幻想党和边区政府会因为他资格老、功劳大，对他从轻处罚。他还写信给毛泽东。黄克功的信除对自己的罪行进行忏悔外，请求法院姑念他多年为革命事业奋斗，留他一条生路。黄克功在第一份陈述书中说：“功乃系共产党一份子，值兹国难日益严重，国家民族存亡之秋，非但不能献身抗日疆场，反而卧食监狱，诚然对党和革命深深抱愧。因此，功对党和法庭有所恳者，须姑念余之十年斗争为党与革命效劳之功绩，准予从轻治罪，实党之幸，亦功之幸也。” 在第二份陈述书中，黄克功说：“法庭须姑念我十年艰苦奋斗一贯忠实于党的路线，恕我犯罪一时，留我一条生命，以便将来为党尽最后一点忠，实党之幸，亦功之最后希望也。”

　　当时任抗大副校长的罗瑞卿平时很器重黄克功，认为他出身贫苦，工作有才干，很能打仗，而且又年轻，在黄克功被关押之后，还去看过他一次。但罗瑞卿并没有因为私情而放弃原则，在研究这个案件的会议上，他强调说：“黄克功敢于随便开枪杀人，原因之一就是自恃有功，没有把法律放在眼里，如果我们不惩办他，不是也没有把法律放在眼里吗？任何人都要服从法律，什么功劳、地位、才干都不能阻挡依法制裁。”罗瑞卿把抗大组织的意见和群众的反映，原原本本向党中央和毛泽东作了报告。据叶子龙回忆，毛泽东当时很愤怒，说：“这是什么问题？这是什么问题？这样的人不杀，我们还是共产党吗！？”毛泽东很快作了批示，并于10月10日给当时任陕甘宁边区高等法院刑庭审判长的雷经天写了一封信，严肃指出：“黄克功过去斗争历史是光荣的，今天处以极刑，我及党中央同志都是为之惋惜的。但他犯了不容赦免的大罪，以一个共产党员、红军干部而有如此卑鄙的，残忍的，失掉党的立场的，失掉革命立场的，失掉人的立场的行为，如为赦免，便无以教育党，无以教育红军，无以教育革命者，并无以教育做一个普通的人，因此中央与军委便不得不根据他的罪恶行为，根据党与红军的纪律，处他以极刑。”“一切共产党员，一切红军指战员，一切革命分子，都要以黄克功为前车之鉴。”

　　鉴于本案案情重大，群众看法又不一致，确有典型的法制教育意义，边区政府及高等法院根据党中央的指示，于10月11日在被害人所在单位——陕北公学大操场，召开了数千人的大会，进行公开审判。

　　审判庭由审判长雷经天，抗大、陕北公学群众选出的李培南、王惠子、周一明、沈新发等4位陪审员以及书记官袁平、任扶中组成。监察机关代表、抗大政治部胡耀邦，边区保安处黄佐超及高等法院检察官徐世奎为公诉人。中共中央总负责人张闻天亲临现场。抗大和陕北公学的全体师生员工都参加了大会，其他机关、学校、部队都派了代表，把整个操场挤得满满的。会场气氛庄严肃穆。

　　审判长宣布开庭后，起诉人和公诉人先向大会陈述了黄克功案件的全部细节。公诉书中提出：黄克功对刘茜实系求婚未遂以致枪杀革命青年，在黄克功的主观上属强迫求婚，自私自利无以复加。黄克功曾系共产党员，又是抗大干部，不顾革命利益，危害国家法令，损害共产党的政治影响，实质上无异于帮助日本汉奸破坏革命，应严肃革命的纪律，处以死刑，特提向法庭公判。

　　当轮到黄克功发表个人申诉的环节时，他用从容流畅的语言，毫不隐讳地向法庭陈述了他的简历，坦白交代了他的犯罪经过，并且作了扼要的检讨。他没有为自己辩解。他提出的唯一的“理由”，只是认为“她破坏婚约是侮辱革命军人”。他的声音虽然不高，整个会场却能够听得清清楚楚。当审判长特意问他“都在哪些战斗中受过伤，挂过彩”时，他敞开了衬衣，指着从臂膀到腿部的伤疤，历数了许多战斗过的地名。当审判长问他有什么请求时，他只说了这样一个愿望，就是死刑必须执行，但希望死在与敌人作战的战场上，不死在自己人的法场上。他要求给他一挺机关枪由执法队督阵，要死在向敌人的冲杀中。他还说如果不合刑律，就不要求了。会场上的人看到自己面前的罪犯，是对革命战争做出过大贡献，而且多次负伤流血的功臣，不少人流下同情的眼泪。

　　接着，各单位代表发表了对这一事件的分析、要求与结论性的意见。意见仍然分歧很大。

　　这时，审判长宣布暂时休庭，由法官们议定最后的判决。长时间坐在场地的人们，本来可以利用这个空隙时间站起来活动活动，但大家没有动，连低声的议论都没有。

　　当审判长与全体有关人员重新就座宣布继续开庭时，黄克功也被带了上来。雷经天站起来，庄严地宣布了处黄克功以死刑并立即执行的判决。判决书中指出：“刘茜今年才16岁，根据特区的婚姻法律，未达到结婚年龄。黄克功是革命干部，要求与未达婚龄的幼女刘茜结婚，已属违法，更因逼婚未遂，以致实行枪杀泄愤，这完全是兽行不如的行为，罪无可逭。” “黄克功实行逼婚不遂杀害人命一罪，立判处死刑。”对判决结果，黄克功没有表示任何反抗、抵触、激动或消沉的情绪。他只是转过身来，面向群众，举起双手，高呼了几句口号：“中华民族解放万岁！”“打倒日本帝国主义！”“中国共产党万岁！”

　　当一位法警自动予以制止时，黄克功只是低声说：“为什么不让喊口号呢？”随后，他跟着刑警队，穿过坐在东北侧的人群，向刑场走去。

　　恰在这个时候，法庭收到了毛泽东的亲笔信。因为信上建议要当着黄克功本人的面向公审大会宣读，审判长与张闻天商议后，又命令把黄克功带回来，重新站在犯人的位置上，听审判长宣读毛泽东的信。

　　当黄克功知道毛泽东有信，要向他当面宣读时，流露出希望和感激的表情。当用心听完了毛泽东的信后，他深深地低下了头。这可能是领悟了这封信所体现的高度原则性的表示。他又高呼了那三句口号。这一次行刑队没有再干涉，便带他重新走出了会场，人们看到，黄克功是以认罪伏法的态度离去的。

　　李公朴评价：“它为将来的新中国建立了一个好的法律榜样。”

　　这时的会场上，没有一点声息，可以说是非常非常的沉寂。但渐渐地，从几个方向传出了低声的啜泣。它由少而多，由低而高，是竭力压抑的哭泣。当远处传来几声枪响时，大会主席宣布张闻天要向大会作重要讲话。

　　张闻天讲话的题目是《民主、法制与共产主义的恋爱观》。张闻天在讲话中提到恋爱、民主与法制的关系。黄克功自恃有功，无视刘茜的恋爱自由、婚姻自主，应受到法律的制裁。新社会的女性，已不是男人的奴隶、工具和私有财产。任何领导人、干部、战士与群众，在法纪面前是平等的。张闻天的讲话，使分歧消除了，思想统一了。

　　“黄克功案”处理后，毛泽东还在抗大特意作了一场“革命与恋爱”的讲演，提出了革命青年在恋爱时应遵循的“三原则”——革命的原则、不妨碍工作和学习的原则、自愿的原则。他要求大家从“黄克功案”中吸取教训，要严肃对待恋爱、婚姻、家庭问题，要培养无产阶级的理想和情操，坚决杜绝类似事件发生。三个月后，在抗大的一次宴会上，毛泽东又提起此事，说：“这叫否定之否定。黄克功一粒子弹，否定了刘茜，违反了政策，破坏了群众影响；我们的一粒子弹，又否定了黄克功，坚持了政策，挽回了群众影响，而且使得群众更拥护我们了。” 此后，毛泽东多次提到过这件事，指出作为党的干部，居功自傲、贪图享乐、欺压群众、自私自利是万万要不得的。

　　黄克功被开除出党并依法处决后，不仅在抗大，在延安，而且在西安、太原等广大国民党统治区和沦陷区也产生了强烈的反响。群众异口同声称赞：共产党、八路军不委罪于人，不枉法，公正无私，纪律严明，真是了不起。就在处决黄克功后不久，一位来自国统区的参观者给边区高等法院题词，赞扬“陕甘宁边区司法没有‘法制小人，礼遇君子’的恶劣态度”，充满着“平等与正义的精神”。著名民主战士李公朴先生曾这样评价：“它为将来的新中国建立了一个好的法律榜样。”