杨某燕家属不服二审判决，提出申诉。杨某燕母亲陈礼言委托河北驰舟律师事务所律师侯士朝、王飞代理此案，经过律师走访当地发现，杨光毅曾有多次跟踪、搂抱、骚扰其他同村多名幼女的行为，骚扰幼女的地方有的还和上述奸杀案在同一地点，造成多名女孩产生心理阴影。
2020年5月10日，最高院决定对广西高院二审终审的杨光毅强奸一案调卷审查。侯士朝、王飞律师通过查看现场、走访群众、分析案情等工作，同家属确定申诉请求，向最高人民法院递交申诉材料，主要内容为：杨光毅的犯罪行为同时构成故意杀人罪、强奸罪、抢劫罪，应当数罪并罚，判处死刑（立即执行）；杨光毅的自首行为，不足以从轻。“在申请再审期间我们递交了走访材料，以证明杨光毅的一贯表现和人身危险性。”
2020年11月11日，最高人民法院官方网站发布消息称，最高人民法院审查决定，指令广西高院另行组成合议庭对该案进行再审。2020年12月28日，最高人民法院指令再审的杨光毅强奸案公开宣判，撤销原二审判决，改判杨光毅死刑，剥夺政治权利终身，并依法报请最高人民法院核准。2021年2月2日，遵照最高人民法院下达的执行死刑命令，广西壮族自治区钦州市中级人民法院对杨光毅执行死刑。
