Дело было передано в суд в конце мая 1981 года, и дочь Хилли, Кэрол, выступавшая как свидетель со стороны обвинения, рассказала о загадочных уколах, которые мать ей вводила еще до того, как она оказалась в госпитале.
Далее бывшая золовка Хилли, Фреда Эдкок, заявила, что нашла в коробке в доме Одри три баночки детского питания и упаковку крысиного яда. Токсиколог подтвердил, что во флаконе, обнаруженном в сумке у Хилли, остались следы мышьяка. А сын Одри, Майк, тридцатилетний священник из Конерса, штат Джорджия, сообщил присяжным, что его отец за несколько дней до смерти стал весь желтый и постепенно терял рассудок. Прокурор Д. А. Хаббард также представил письмо, отправленное Майком осенью 1979 года в офис коронера округа Калхун Ральфа Филлипса, где сообщал: «Я уверен, что моя мать колола отцу мышьяк и то же самое делала с моей сестрой».
Присцилла Лэнг, сидевшая с Хилли в одной камере, показала, что Хилли рассказывала ей, как пыталась убить мужа и дочь, потому что Кэрол была лесбиянкой, а Фрэнк «встал на ее сторону». Ее методом отравления, по словам Лэнг, было подсыпание небольшого количества мышьяка мужу в еду каждый день.
В качестве возможного мотива обвинение предлагало злобу на Кэрол; другим были деньги за страховку, которые Одри должна была получить после смерти Фрэнка – 31 140 долларов – и дополнительная сумма, которая могла достаться ей в случае смерти дочери.
После девяностодневного процесса присяжные, потратив два с половиной часа, признали Хилли виновной в убийстве и попытке убийства. Стоя перед судьей Монком при вынесении приговора, Хилли повторяла: «Я все равно невиновна» и «Я никого не травила».
Монк приговорил ее к пожизненному заключению плюс еще к двадцати годам.
В сентябре сотрудники государственной лаборатории штата Алабама не нашли следов мышьяка в эксгумированном теле одиннадцатилетней девочки, дружившей когда-то с Кэрол, которую сочли еще одной вероятной жертвой Хилли. А в декабре 1985-го верховный суд Алабамы отклонил прошение Хилли о пересмотре ее дела на том основании, что улики против нее были получены незаконным путем.
Однако странная история на этом не заканчивается. 19 февраля 1987 года Хилли получила трехдневное увольнение из женской тюрьмы Джулии Татвайлер в Ветампке, Алабама, под поручительство мужа, Джона Хомана. Несмотря на ее преступления, по внутренней политике тюрьмы все заключенные, которые провели там полгода без нарушения правил, получали короткие отпуска. Комендант Хейр сказала, что раньше Хилли несколько раз выпускали на восемь часов, и она всегда возвращалась вовремя.
Под конец третьего дня увольнительной Хоман связался с полицией и сообщил, что она (угадайте!) сбежала.