Os 12 jurados levaram 11 horas para chegar a este veredicto unânime, reconhecendo sua culpa pelas 30 acusações que pesavam contra ele, incluindo a de complô para utilização de uma arma de destruição em massa.
O réu, presente na sala, ouviu o veredicto, sem expressar reações, de pé, ao lado dos advogados.
Dezessete acusações são puníveis com a pena de morte.
O ataque ocorreu em 15 abril de 2013, quando duas bombas caseiras explodiram com 12 segundos de diferença em meio à multidão que cercava a linha de chegada da maratona de Boston, reavivando temores de terrorismo nos Estados Unidos.
O jovem estudante também é acusado de matar um policial durante sua fuga com seu irmão mais velho, Tamerlan, de 26 anos, três dias após os ataques.
Os irmãos Tsarnaev foram identificados como autores dos ataques alguns dias após a corrida, graças a filmagens de câmeras e milhares de fotos.
Tamerlan, então com 26 anos, foi morto a tiros pela polícia em 19 de abril, após ter matado um policial ao tentar fugir de Boston. Dzhokhar foi capturado horas depois, gravemente ferido.
Durante o julgamento, que ocorre em Boston, a promotoria se referiu a Dzhokhar, que se tornou cidadão americano em setembro de 2011, como um "terrorista de sangue frio que queria punir os Estados Unidos pelo que o país faz a seu povo".
Durante a primeira parte do julgamento, que durou um mês, a acusação apresentou 92 testemunhas e muitas fotos e vídeos, por vezes chocantes das vítimas.
Com seu irmão, "neste dia, eles acreditavam ser soldados, ser mujahedines, e que estavam levando seu combate a Boston", insistiu o procurador do caso.
Tamerlan liderava e Djokhar seguia
A defesa reconhece desde o primeiro dia que Tsarnaev participou dos ataques, mas durante o julgamento tentou minimizar seu papel, apresentando-o como um cúmplice manipulado por Tamerlan.
A defesa também tentou argumentar que sem Tamerlan Tsarnaev os ataques nunca teriam acontecido.
Segundo os advogados de defesa, Tamerlan era o cérebro de toda a ação. Teria sido ele quem matou o policial três dias após os atentados com a intenção de roubar-lhe a arma. Teria sido ele quem baixou da internet as instruções de como fabricar uma bomba caseira e que teria comprado as panelas de pressão que foram utilizadas no crime. "Tamerlan liderava e Djokhar seguia", havia declarado a advogada de defesa Judy Clarke.
Dzhokhar Tsarnaev era apenas um jovem "atraído pela paixão e as opiniões de seu irmão mais velho, enquanto vivia uma vida comum de adolescente", disse ela sobre o jovem estudante nascido no Quirguistão e chegou aos Estados Unidos com seus pais aos 8 anos de idade.
Ela pediu aos jurados para que mantenham a mente aberta para a segunda fase do julgamento, quando deverão decidir por unanimidade entre a pena de morte e prisão perpétua.
O Estado de Massachusetts, de onde Boston é a capital, aboliu a pena de morte de sua legislação em 1984, e a maioria de sua população se opõe a ela. Ninguém foi executado no estado desde 1947.
Mas, por tratar-se de um "ato terrorista com o uso de uma arma de destruição em massa", Dzhokhar Tsarnaev é julgado sob a lei federal.
A sentenças à morte federais são raras nos Estados Unidos: 61 condenados federais estão no corredor da morte, contra cerca de 3.000 sob a justiça estadual, de acordo com o Centro de Informações sobre a pena de morte.
As execuções federais são ainda mais raras: apenas quatro desde 1963, a última em 2003.