Юлиус Розенберг был арестован 17 июля 1950 года по личному распоряжению шефа ФБР Гувера. При этом спецслужбы не располагали никакими прямыми доказательствами его вины, целиком полагаясь только на «правильные» показания Грингласа. 11 августа фэбээровцы арестовали и Этель. Позднее руководители и сотрудники советской разведки категорически отрицали какую бы то ни было причастность Розенбергов к передаче ядерных секретов, подчеркивая, что вся необходимая информация поступала (абсолютно бескорыстно!) в СССР от Фукса.

Обвинители опирались также на тот факт, что в годы войны Юлиус изредка встречался с представителями СССР, которые в рамках существовавших тогда соглашений о сотрудничестве получали у Розенберга консультации по вопросам радиоэлектроники. По другой версии, инженер действительно сотрудничал с советской разведкой, но отказывался при этом от платы за передаваемую информацию. Его группа не имела никакого отношения к атомному шпионажу, но ценность этих агентов и без того была исключительной. Розенберг переслал в Москву более 20 000 страниц секретной документации только по электронике: по новейшим видам радаров, санаров, прицельным системам, зенитному радиовзрывателю (на его разработку американцы потратили миллиард долларов в ценах того времени!), компьютерам, по технологиям производства, образцы клитронов, магнитонов и других электровакуумных приборов. Кроме того, советская резидентура из того же источника получила 10 000 страниц документации по военной авиационной и ракетной технике. Туда, кстати, входил также комплект материалов по первому американскому реактивному истребителю «Падающая звезда» (П80) и бомбардировщикам. Эта уникальная информация дала возможность в кратчайшие сроки создать в СССР различные виды боевой техники и вооружений, самолетов подобного же класса, а также положила начало радиолокационной промышленности. К слову, на эту альтруистскую агентурную группу, состоявшую из убежденных антифашистов, советская разведка напрямую не потратила ни цента… Этель же, хотя и была осведомлена о деятельности мужа, в работе группы никакого участия не принимала.

«Атомный процесс» начался 6 марта 1951 года и длился месяц. Одной из основных улик по делу Розенбергов стали «чертежи» принципиальных схем взрывного ядерного устройства, якобы полученные Юлиусом от Грингласа. Целый ряд крупных физиков, приглашенных на слушания, откровенно высмеяли их, назвав «детскими рисунками», ничего общего с взрывателем не имеющими. Филипп Моррисон, один из разработчиков атомной бомбы, прямо сказал: Гринглас создал «грубую карикатуру, полную ошибок и лишенную необходимых для ее понимания и воспроизведения деталей». Обвинение проигнорировало эти замечания, указав, что Розенберг передавал в СССР также данные о персонале на одном из особо охраняемых комплексов, о взрывчатых веществах, используемых для введения в действие детонатора, технические материалы и схемы, в том числе, 12-страничную инструкцию о принципе действия механизма бомбы. Очевидная необоснованность, бездоказательность обвинений, построенных на натяжках и домыслах, откровенная предвзятость суда вызвали массовое возмущение, в том числе в самих Соединенных Штатах. Вот почему обвинение требовало от арестованных добровольного признания в шпионаже: супругам открыто заявили, что это для них это единственный способ спасти свои жизни от электрического стула. Но Розенберги стояли на своем: они невиновны и являются жертвами политической истерии. Не помог даже откровенный шантаж обвинения, которое давило на Розенбергов намеками на далеко не светлое будущее их маленьких сыновей. 28 марта суд признал чету Розенберг виновной в инкриминируемом преступлении. 5 апреля Юлиуса и Этель приговорили к смерти на электрическом стуле. Согласно постановлению, супругам оставалось жить лишь до последней недели мая… Впервые с 1917 года в мирное время был вынесен смертный приговор за шпионаж, впервые такая мера применялась к гражданским лицам, впервые, приговоренной к смерти оказалась женщина. Обвиняемые встретили приговор спокойно и с достоинством. По свидетельству охранников, накануне они пели… Примечательно, что Розенбергов обвинили в одном преступлении, а приговорили… за другое! Ведь их обвиняли не в шпионаже или измене, а в заговоре с целью шпионажа. То есть, говоря юридическим языком, в намерении совершить акт шпионажа. А это значило одно: правительство так и не смогло доказать, что Розенберги сумели что-либо украсть и передать краденое какому-то лицу. На суде такие доказательства представлены не были, и все разговоры велись только о мнимых намерениях супругов…