В связи с тем, что выдача военных преступников Советскому Союзу была ограничена временными рамками, Коха передали Польше, которая по невыясненным причинам устроила суд над ним только через восемь лет. Он был обвинен в убийстве 72 000 поляков, в том числе 10 000 детей и более 20000 евреев. В 1958 году, когда начался этот процесс, Кох был явно психически нездоров. Специальный корреспондент газеты «Дейли телеграф» так описал сцену суда:
«Бывший гауляйтер, который должен был предстать на Нюрнбергском процессе вместе с другими нацистскими предводителями, если бы не скрылся от правосудия на три с половиной года, действительно имел жалкий вид. В зал суда его, волочащего ноги, внесли два милиционера. Во время судебного разбирательства он сидел с отрешенным видом. Медсестра и два врача неотлучно находились рядом с ним».
Несмотря на болезнь, Кох полностью сохранил волю к жизни. Он защищал себя каждый раз, когда ему предоставлялась такая возможность, и в ряде случаев даже возражал обвинителю. Он требовал отменить процесс, чтобы пройти медицинское освидетельствование по причине плохого состояния здоровья, которое объяснял плохим обращением. Обвинение в симуляции он энергично отвергал. Он заявил, что его жизнь стала невыносимой после перевода из тюремного госпиталя в варшавскую тюрьму, где над ним стали измываться уголовники. Дважды его даже изнасиловали. «Избавьте меня от этого ада, переведите в больницу, чтобы я мог вылечиться настолько, чтобы ответить перед польским народом за предъявленные обвинёния. Ведь я всегда уважал поляков и учил других уважать польский народ», — с пафосом кричал он.
Прокурор Смоленский быстро закончил разбирательство и заявил, что жалоба такого рода, с которой обращается Кох, не подлежит рассмотрению. От уголовников, как, впрочем, и от других сокамерников, он терпел неудобства наравне со всеми другими подсудимыми. Он уверен, что требования Коха не более чем хитрый трюк, чтобы до бесконечности затягивать разбирательство.
Процесс шел своим чередом, и Кох набрался наглости выступить со следующим утверждением: «Лишь сегодня я узнал из обвинительного акта об ужасах, которые творились в Польше. Как немец, хотел бы выразить глубочайшее сожаление и свое отвращение к подобным выходкам. Я глубоко потрясен тем, что здесь было зачитано. Я стою здесь перед судом и перед польским народом как один из тех, кто несет ответственность за истинных виновников. Сам я невиновен. Вина лежит на тех, кто сегодня находится на свободе. Я был послан сюда теми, кому мог быть опасен в Германии».
Он утверждал, что давно уже является социалистом и сыграл ведущую роль при заключении пакта между Сталиным и Гитлером в 1939 году. В партии его называли «Красное знамя». Гитлер якобы сказал ему: «Вы никогда не были моим другом, но думаю, что вы останетесь верным данной присяге. Вас считают радикальным социалистом». Затем Кох заявил, что англичане передали его Польше, желая отомстить одному из капиталистических концернов, поскольку он реформировал перед войной восточно-прусскую экономику, а в Германии положил конец монополии английской фирмы по производству маргарина.
Его заявления, явно нацеленные на то, чтобы понравиться марксистским судьям, были восприняты ими с недоверчивой улыбкой. Кох рассказывал о своем «пролетарском» происхождении, о своих связях с «папашей Шмитцем», шахтером и одним из уважаемых социал-демократов, который, как сказал Кох, открыл ему глаза на значение Маркса, Энгельса, Лассаля и Бебеля. Все эти имена он произносил с чувством глубокого благоговения. Поэтому, утверждал Кох, в принципе он сам является коммунистом. Кох заявил суду, что его надо не просто оправдать, а признать, что он сделал все возможное, чтобы избежать в подчиненных ему польских губерниях самых пагубных немецких прегрешений. У него хватило наглости изобразить себя «единственным», кто боролся против политики Гиммлера, направленной на депортацию и уничтожение поляков.
Неудивительно, что утверждения Коха не сделали менее убедительными представленные документальные свидетельства и показания очевидцев. Один за другим выстраивались они в очередь, чтобы рассказать о его бесчинствах. Через десять лет после своего ареста и судебного разбирательства 9 марта 1959 года Кох был приговорен к смертной казни. Приговор был встречен с большим одобрением.