Оставшись без работы, Джулиус с помощью братьев жены Дэвида и Бернарда завел свой собственный бизнес.
Дэвид Гринглас был одним из главных исполнителей идеи продать стратегические секреты США Советскому Союзу. Во время войны он работал в Лос-Аламосском исследовательском центре на сверхсекретном объекте, где знаменитый физик Роберт Оппенгеймер и его коллеги первыми создали атомную бомбу. Этот полигон стал центром величайшего и в то же время самого разрушительного научного достижения нашего времени. Дэвид Гринглас систематически похищал "атомные" секреты для продажи информации русским. Джулиус и Этель Розенберги добровольно присоединились к этому заговору.
Но ФБР утверждало обратное: это Розенберги завербовали Дэвида и поддерживали в нем идею служения идеалам мирового социализма щедрыми денежными подачками. Он безропотно согласился использовать свое служебное положение, чтобы поставлять агентам Кремля копии секретных документов. Когда в конце концов Гринглас предстал перед судом, он оговорил свою сестру, пытаясь спасти собственную голову.
Именно на Розенбергов была возложена ответственность за всю шпионскую операцию, которая стала раскрываться в 1950 году после ареста 39-летнего Гарри Голда, работавшего химиком в одной филадельфийской клинике. Он оказался сообщником немецкого ученого-эмигранта Клауса Фукса, который отбывал срок за решеткой в Англии, после того как был признан виновным в продаже ядерных секретов Москве.
Фукс, блестящий физик, бежавший в Англию из родной Германии, когда к власти пришел Гитлер, имел доступ к сверхсекретным материалам, связанным с созданием атомной бомбы. За шпионаж его приговорили к четырнадцати годам тюрьмы. Фукс признал, что использовал Голда как курьера, но выяснить, имел ли Фукс какие-либо контакты с Розенбергами, так и не удалось.
Фукс был обвинен в шпионаже в военное время, что грозило ему смертным приговором, несмотря на то что война к тому времени уже закончилась. Голд, который был агентом Фукса в Америке, оказался жалким и трусливым человеком. Его признание в том, что Дэвид Гринглас, работавший над одной из важных тем в Лос-Аламосе, поставлял ему секреты атомного оружия в течение всей войны, было подобно взрыву самой атомной бомбы.
Досье ФБР содержало детальное описание шпионской деятельности Грингласа. У него был свободный доступ к секретным материалам, содержащим сведения о детонаторах, освобождающих плутоний и уран для создания критической массы. Под интенсивным давлением со стороны захвативших его агентов Гринглас предал мужа сестры. Вскоре после этого последовал арест супругов Розенберг.
Следствию удалось выяснить, что в начале 1945 года Розенберг передал Грингласу половинку неровно оторванной крышки от коробки из-под желе. Другая половинка была передана ему Голдом в Альбукерке. Это был своеобразный пароль, позволявший Голду непрерывно получать и передавать советским агентам сверхсекретные материалы.
Розенберг активно искал пути к тайному сговору с советским правительством, совсем не думая об ущербе, наносимом собственной стране. Расследование показало, что он постоянно предлагал советским тайным агентам свои услуги, интересовался, что бы мог сделать "непосредственно для России".
Чета Розенбергов отрицала это. Они заявили, что обманом были втянуты в кошмар, к которому не имели отношения.
Позднее был арестован еще один член шпионской организации — Мортон Собел, друг семьи Розенбергов. Когда-то он учился вместе с Джулиусом. Ему было предъявлено обвинение в передаче Розенбергу планов последней разработки радара для американских кораблей и подводных лодок.
Вся тяжесть аргументов американского правительства была перенесена с Голда и других арестованных шпионов на Розенбергов. Как свидетельствуют материалы ФБР, они были архитекторами шпионской организации. Именно они устанавливали контакты с советскими дипломатами и агентами. Эдгар Гувер утверждал, что американские ученые были уверены, что России не удастся изобрести атомную бомбу вплоть до шестидесятых годов. Но благодаря секретам, переданным Розенбергами, русские испытали свое первое ядерное устройство в 1949 году, что сразу же перенесло их в ядерный век и заложило основы "холодной войны".
Государственный обвинитель Ирвинг Сейпол ни у кого не оставил сомнения в том, что намерен добиваться для шпионов смертного приговора. Он заявил: "Мы докажем, что Розенберги запустили в действие с помощью советских агентов тщательно продуманную программу, с помощью которой им удалось выкрасть уникальное оружие, если хотите, ключ к выживанию нации и средство поддержания мира во всем мире — атомную бомбу. Вера в коммунизм привела их в советскую шпионскую организацию".