10月8日下午，韓磊通過代理律師向北京市第一中級人民法院遞交上訴狀。此外，韓磊在一審被判死刑后，已經與此前的律師解除了代理，委托了北京大成律師事務所徐平律師作為其二審的辯護人。

　　11月19日，該案在北京市高級人民法院二審開庭。庭審中，還原糾紛經過的錄像再次成為雙方爭議焦點。韓磊的辯護人將監控錄像繪制成圖像向法庭出示，并按時間節點以文字形式進行分解說明，證明韓磊沒有看清楚，發生誤判。檢察員認為，通過監控錄像可以清晰看出，車內是孩子。

　　對此，公訴機關提出兩份新的證人證言，這兩人在證言中均表示，聽到韓磊在沖向嬰兒車前，說了句什么“孩子不孩子”的話。公訴人認為，這句話可以表明，韓磊在沖到嬰兒車前，知道車內坐著的是孩子。但辯護律師則提出兩名證人中，有一人沒能辨認出韓磊，另一份證言則成為孤證，價值不大。

　　除此之外，一審時韓磊口中的“購物車”也成為本次庭審爭議的另一焦點。韓磊辯護人出示案發現場周邊超市附近有人用嬰兒車裝貨物的照片和視頻，證明案發現場附近用嬰兒車裝貨物是一種生活現象，嬰兒車里一定承載嬰兒這一常識不成立。檢察員認為，該兩組證據不能改變嬰兒車基本功能，不能改變孩子在嬰兒車內的事實，不能因生活中的現象否定韓磊的犯罪行為。

　　韓磊的辯護人表示，韓磊的行為屬法律上的客體認識錯誤，是對侵犯對象發生的錯誤認識，本案系過失致人死亡案件，而不是故意殺人案件。一審法院在證明標準上不夠確實充分，不能排除韓磊是過失致人死亡的合理懷疑，認定事實不清，證據不足，請求依法改判或發回重審。