В 1895 году писатель, изучив детально все материалы дела, пришел к убеждению, что обвиняемые не виновны. Владимир Галактионович выехал в Елабугу, чтобы лично присутствовать на втором разборе дела. Сенат отменил первый приговор за нарушение судопроизводства. Был напечатан подробный документально точный отчет о мултанском деле, написанный Короленко, в котором писатель доказал, что следствие было фальсифицировано царскими судебными чиновниками, что полицейские истязали подсудимых и свидетелей, вымогая пытками у обвиняемых ложные показания.
Удмурты были вторично осуждены. В ряде публицистических статей Короленко выразил гневный протест против несправедливого приговора. В одной из статей, посвященных мултанскому делу, Короленко писал:
«Я сидел рядом с подсудимыми, мне было тяжело смотреть на них, и я не мог смотреть в другую сторону. Прямо на меня смотрел Василий Кузнецов, молодой еще человек с черными выразительными глазами… в его лице я прочитал выражение как будто вопроса и смертной тоски, мне кажется, такое выражение должно быть у человека, попавшего под поезд, еще живого, но чувствующего себя уже мертвым».
Короленко не мог отнестись равнодушно к осуждению невинных людей. Он поклялся добиться нового расследования этого дела. Появляются в печати статьи писателя, посвященные мултанскому делу. Короленко требует отмены приговора. Мотивы, высказанные писателем, были развиты адвокатами, как аргументы, в их кассационных жалобах. Второй приговор был также отменен.
В 1895 году, глубокой осенью, Короленко выехал в глухое село Старый Мултан. Там он беседовал с жителями, осмотрел и зарисовал обстановку, в которой было совершено убийство и даже ложился на то место, где лежал убитый, чтобы проверить показания свидетелей. В сущности это были действия, которые надлежало провести следователю. Короленко считал, что
«производится суд над целой народностью или целым общественным строем».
Дело нашло широкий отклик и в России и за рубежом.
Третий разбор дела был в глухом городишке Мамадыше. Короленко поехал из дома на суд, переживая большое личное горе. Тяжело заболела его горячо любимая младшая дочь. Во время процесса писатель получил телеграмму о смерти дочери. Превозмогая свое большое горе, Короленко все же принял участие в суде, как защитник удмуртов. 8 дней происходило заседание суда. Сутки перед судом писатель не спал, готовясь к выступлению. Всех поразило исключительно хорошее знание материалов следствия писателем и его умение пользоваться этим материалом. Корреспондент, присутствующий на процессе, писал:
«Задушевным, проникновенным голосом, с глубокой искренностью и сердечностью заговорил он и сразу же приковал внимание всех. Такова была сила этой речи, что все мы, корреспонденты, даже стенографистки, положили свои карандаши, совершенно забыв о записи, боясь проронить хоть слово… Волнение В. Г. все росло, наконец, он не смог справиться с ним — заплакал и вышел из зала. Все были захвачены, потрясены».
Процесс закончился оправданием удмуртов.
Это была настоящая победа прогрессивной русской мысли, победа Короленко.
Максим Горький по этому поводу писал:
«Мултанское жертвоприношение — процесс не менее позорный, чем дело Бейлиса, и принял бы еще более мрачный характер, если бы В. Г. Короленко не вмешался бы в этот процесс и не заставил прессу обратить внимание на идиотское мракобесие самодержавной власти».