A védelem várhatóan fellebbez, még azt sem tartják kizártnak, hogy új tárgyalást kérnek, azon az alapon, hogy az esküdteket nem tájékoztatták a döntésük előtt arról, hogy ha akár csak egyikük is különvéleményt nyilvánít, nem róható ki a halálbüntetés. Felvethetik, hogy a bíró nem engedte, hogy más városba helyezzék át a pert. A fellebbezések végső soron a legfelsőbb bíróságig is eljuthatnak, ám még ha ott is megerősítik az ítéletet, akkor sem biztos, hogy kivégzik Carnajevet.
A formális ítélethirdetés után várhatóan átszállítják az Indiana állambeli Terre Haute börtönbe, ahol a szövetségi halálraítéltek várnak kivégzésükre. 1988 óta 80 szövetségi halálos ítéletet szabtak ki, az elítéltek közül csupán hármat végeztek ki, köztük az oklahomai robbantót, Timothy McVeigh-t 2001-ben. A méreginjekciós kivégzések körüli viták miatt jelenleg eleve moratórium van érvényben.
Bostonban vegyes visszhangot váltott ki az ítélet, előzetesen a 2013 áprilisi maratoni futáson végrehajtott kettős merénylet egyik áldozatának, a 8 éves Martin Richardnak a szülei úgy nyilatkoztak, elleneznék, hogy halálra ítéljék a robbantót. Felmérések szerint a bostoniaknak csak 15 százaléka akarta, hogy kivégezzék a robbantót, Massachusetts államban 19 százalék, az Egyesült Államokban országosan ugyanakkor 60 százalék értett egyet azzal, hogy halálra ítéljék.
