1951年10月1日，原告向最高法院提起上诉。1952年6月9日，最高法院决定受理，并同其它几个类似的案子合并审理。同年12月，本案在最高法院第一次开庭，主持审理的是最高法院第十三任首席大法官文森（Frederic Vinson），他表示不准备推翻“普莱西原则”。他认为，在国会没有任何行动的情况下，最高法院很难禁止种族隔离。

　　其他有三名来自南方的大法官支持文森。但另一方是5名大法官，构成多数意见，他们打算推翻“普莱西原则”，但在许多具体问题上仍有分歧。尤其是对美国宪法第十四修正案究竟应如何解释，困难重重。

　　很显然，如果第十四修正案意在废除种族隔离，那幺最高法院对它一直在误读。纠正自己是不容易的，在如此重大问题上纠正自己是更不容易的。尤其是，以简单多数，5比4去通过裁定推翻“普莱西原则”

　　风险极大，搞不好会引起全国性的对抗和分裂。美国的大法官不愧是人中豪杰，他们不仅精通法律、智力超群，而且熟谙美国政治与社会生活，从而能在解决具体的棘手问题时展示出非凡的智慧。多数派在此时选择了“拖”，决定来年再举行一次法庭辩论。

　　1953年9月8日，文森因心脏病突然病逝。历史给了本案一个巨大的机遇，厄尔·沃伦（Earl Warren）就任首席大法官。被誉为改变美国的大法官沃伦出生于洛杉矶，父亲是来自挪威的移民，一个铁路公司的修理工。他自己早年也在铁路上工作，亲身感受过劳苦大众的生活境遇。大学毕业后，除短暂从事过私人执业律师，一生都在从事“公共服务”。他当过18年的检察官，当过州司法部长，当过12年州长。沃伦是一个领袖级的人物，他曾经是一个非常受欢迎的州长，以至于在竞选连任时可以同时获得两党的提名。最终，他将目光投向全美的政治舞台，当他辞去州长准备担任联邦司法部的副部长时，机遇把他推向了一个更大的舞台——联邦最高法院。沃伦1969年退休，1974年去世，终年83岁。

　　第二次开庭由于文森的突然去世和沃伦的就职推迟到12月8日。

　　开庭前最高法院指示各方律师先集中讨论三个问题：

　　第一、当初国会制定、各州批准第十四修正案时是否考虑过、是否理解到修正案将废除公立学校中的种族隔离？

　　第二、假定当初国会和各州都没有理解到第十四修正案会立即废除公立学校中的种族隔离，那幺这个修正案的制定者和通过者是否有意：

　　（a）以后国会可以行使修正案第五款所赋予的权力，废除这种种族隔离？或者（b）让法院根据未来的情况将修正案解释成可以废除这种种族隔离？

　　第三、如果对第二个问题的答复仍然不能解决问题，法院在解释修正案时是否有权废除公立学校的种族隔离？

　　布朗案的当事人为回答上述三个问题聘请了当时最着名的宪法和宪法史专家作了大量的专题阐述。这些阐述使得法庭对于社会上对第十四修正案的理解状态以及对国会和法院各自适用第十四修正案的权限的态度有所了解。可以说，沃伦法院在试探面临的风险。

　　12月12日，沃伦第一次主持最高法院内部关于布朗案讨论会，他让每个大法官都不要急于投票表决，而是进行非正式讨论。他在首先发言中回顾了二战中收容日本人的案件，他当时作为加州的司法部长，支持强制执行联邦政府的命令，将所有日裔美籍公民迁移到集中营去。他将此经历“视之为界分他一生的重要时刻”，因为“对于日裔美籍儿童被迫迁离他们家庭时的恐惧表情，仍历历在目，记忆犹新”。⑧如此动情的演说，一开始就把法院要讨论的问题框定为一种道德上的争议。沃伦断言，种族隔离的基础、普莱西原则的基础都是建立在有色人种天生劣等的观念上。这就会迫使每个大法官在投票时面对自身的道德观念。沃伦还分析了废除种族隔离后各州可能的反应，可能会造成冲突，这需要最高法院的智慧，即用一种宽容的方式解决问题，将情绪和冲突降低到最低限度。