2013年7月4日至7日，福建省高级人民法院对被告人念斌、上诉一案进行了二审开庭审理。开庭过程中，上诉人念斌在侦查阶段所作的有罪供述成为法庭调查的重要证据。被告人以及辩护律师对这几份有罪供述笔录进行了质证。
原一审判决认定，上诉人念斌作过多次有罪供述，供述作案过程没有矛盾之处，所供述的作案动机和手段亦客观、真实，在检察机关审查批捕提讯和律师两次会见时亦承认作案，其有罪供述可以采信。
在二审法庭调查阶段，检方出示上诉人念斌2006年8月7日、8日、9日、17日、18日、9月25日的供述，主要内容是：“案发前其在平潭县东大街...地摊上，向一个50多岁、理平头老人，买了2包塑料薄膜袋包装的麦皮和大米混合的鼠药；包装袋约二指宽.....7月24日晚，其把其中1包鼠药倒在香烟外包装壳上，放在店内货架上最高一层毒老鼠。7月26日22时许，丁某虾抢走一个买香烟顾客，而且平时也经常抢其顾客，其很气愤。27日凌晨1时许，其到店后天井打水做卫生，路过天井内丁某虾厨房时，突然想在丁的厨房里投放鼠药，让丁吃了肚子痛、拉稀教训她一下，就返回店中取出剩下的1包鼠药倒半包在矿泉水瓶中，用少量水溶解后将鼠药水从壶嘴倒入丁家厨房铝壶的水里，然后将剩佘鼠药和矿泉水瓶扔在...垃圾筐里。7月29日凌晨2时许，其把货架上毒老鼠的鼠药也扔到垃圾筐里。”
检方还出示了念斌首次有罪供述过程的审讯录像，证实念斌第1次交代投毒作案时的部分审讯经过；公安部物证鉴定中心的物证检验意见，证实该审讯录像光盘记载的内容未经过剪辑、整合技术处理；指认现场录像，证实念斌辨认了购买鼠药地点和作案现场，演示了投毒过程，指认货架上放鼠药的位置。
辩护律师出示了公安部物证鉴定中心“关于审讯录像光盘检验情况的说明函”，提出该中心说明的其检验的审讯录像光盘内容未经过剪辑、整合技术处理，与内容中断的在案审讯录像不相符，在案的审讯录像与物证检验意见均不能作为定案依据。
辩护律师认为，被告人念斌受到了极为残酷的刑讯逼供，所有在侦查阶段所作的有罪供述都是被迫作出的，“念斌会见律师的录像及检察院批捕科的笔录全部发生在念斌作出有罪供述之后。在律师会见中，预审人员就站在律师的身后，在与念斌的距离仅1米多远的地方虎视眈耽地盯着他，实质上重演了一次预审讯问”。
辩护律师还认为，没有证据证实念斌购买了氟乙酸盐鼠药，在食杂店内调配好鼠药水，然后潜入被害人家厨房将鼠药水投入铝壶水中；原判认定鼠药投放在铝壶水中，与本案的中毒情况也不相符；念斌曾供述的作案工具均不存在。念斌的供述与其他证据不能相互印证。
福建省检察院出庭检察员的主要出庭意见是：上诉人念斌在侦查阶段多次稳定供述犯罪事实，在检察机关审查批捕提讯时仍然作了有罪供述；供述的作案动机得到了证人证言印证；供述将鼠药投放在被害人家的铝壶水中，得到了从铝壶水和厨具中检出与被害人中毒相同成分鼠药的理化检验报告、法医学鉴定意见的印证；供述的鼠药来源，得到证人证言及从配制鼠药工具中检出与被害人中毒相同成分鼠药的理化检验报告印证。
被害人俞甲的诉讼代理人的代理意见是：上诉人念斌不能合理说明翻供原因，辩解的理由与证据相矛盾，所作有罪供述与其他证据能相互印证，证据取证程序瑕疵问题已经鉴定人、侦查人员合理解释说明补正。
福建省高级人民法院经二审开庭审理后认为，“上诉人念斌到案之初未承认犯罪，在侦查阶段和检察机关审查批捕提讯时曾经作过多次有罪供述，审查起诉起则始终否认作案。念斌第一次有罪供述的笔录内容与在案的审讯录像内容不完全一致，且审讯录像内容不完整。念斌庭前多次供述的鼠药来源一节，其中关于卖鼠药人的特征、年龄、鼠药包装袋规格以及批发香烟的时间等情节，与证人证言不相符；供述的将鼠药水投放在铝壶水中一节，如上所述认定，铝壶水有毒依据不确实，形不成印证；供述把鼠药放在货架上毒老鼠一节，从货架表面与旁边地面上提取的灰尘中均未能检出鼠药成分，亦形不成印证；供述的作案工具、剩余鼠药均未能查获。本院认为，念斌的庭前供述和辩解存在反复，庭前供述与其他证据不能相互印证，不足以采信。”
