שבוע אחרי שההגנה של החייל היורה אלאור אזריה בראשותו של עו"ד יורם שפטל החליטה לפנות לבית הדין בניסיון להפוך את ההכרעה המרשיעה, גם התביעה מצטרפת בפנייה משלה לבית הדין הצבאי. בערעור שהגישה ויתרה ההגנה על הנתיב לפיו הצבא יוכל להמתיק בעונשו של אזריה, נתיב שהיה אפשרי רק אם לא היה מוגש הערעור. ככל הנראה בעקבות זאת הגישה היום גם הפרקליטות הצבאית ערעור משלה.
בפרקליטות מבקשים להחמיר בעונשו של אזריה, מאחר שהעונש שנגזר עליו "אינו הולם את מעשיו ואת נסיבותיו החמורות של האירוע". בערעור מביעה הפרקליטות את חששה שעונש כמו זה שנגזר על אזריה יעביר מסר בעייתי באשר לקדושת החיים ולערך טוהר הנשק. בצה"ל ביקשו להחמיר בעונשו של אזריה ולהעמידו על מינימום של שלוש שנות מאסר לפחות ומקסימום של חמש שנים.
בערעור שמתפרס על פני 15 עמודים והוגש באמצעות סגן אלוף במילואים נדב ויסמן ששימש כתובע במשפט, נטען כי "מתחם הענישה שקבעה דעת הרוב חורג באופן משמעותי מהמתחייב ומרמת הענישה שנקבעה בתקדימים". עוד נטען כי "הותרת עונשו של המשיב על כנו עלולה להתפרש כרף ענישה חדש ונמוך מזה שהיה מקובל עד כה בעבירות מסוג זה".
בפסק הדין המהדהד שבו הורשע אזריה, מצוין כי בית הדין "העביר מסר נחרץ וברור באשר לקדושת החיים ולערך טוהר הנשק והדגיש כי קיפוח חיי אדם שלא לצורך, אף כי מדובר במחבל - פסול מוסרית ומנוגד לערכי צה"ל". בפרקליטות טוענים כי העונש הקל לדבריהם, אינו מתיישב עם הקביעות הערכיות בהכרעת הדין.