Plusieurs catégories de peines sont susceptibles d’être prononcées par une cour d’assises :

• des peines de réclusion criminelle, à perpétuité, ou pour une durée déterminée (« à temps »),
• des peines d’emprisonnement si la durée de réclusion est inférieure à dix ans. Ces peines peuvent être fermes (l’accusé ira directement en prison), ou assorties d’un sursis,
• des peines d’amendes : l’accusé est condamné à payer une somme d’argent déterminée par les juges,
• des peines complémentaires : interdiction d’exercer une activité professionnelle, interdiction de séjour, injonction de soin, suivi socio-judiciaire, etc.

Lors du délibéré, La cour d'assises délibère dans un premier temps sur la culpabilité et dans un second temps sur la peine. La décision se forme à la majorité absolue des votants. Toutefois, le maximum de la peine privative de liberté encourue ne peut être prononcé qu'à la majorité qualifiée de six voix au moins en premier ressort et de huit voix au moins en appel.

Si le maximum encouru n'a pas été prononcé à cette majorité qualifiée, il ne peut être prononcé une peine supérieure à trente années de réclusion criminelle lorsque la peine encourue est la réclusion à perpétuité, et une peine supérieure à vingt ans de réclusion criminelle lorsque la peine encourue est de trente ans de réclusion criminelle. Si, après deux tours de scrutin, aucune peine n'a réuni la majorité des suffrages, il est procédé à un troisième tour au cours duquel la peine la plus forte proposée au tour précédent est écartée. Si, à ce troisième tour, aucune peine n'a encore obtenu la majorité absolue des votes, soit sept voix en premier ressort et huit en appel, il est procédé à un quatrième tour et ainsi de suite en continuant d'éliminer la peine la plus forte, jusqu'à ce qu'une peine soit prononcée. Dans tous les cas, la cour d'assises délibère également sur les peines accessoires ou complémentaires.