Суд, длившийся пятнадцать дней, стал сенсацией не только для Америки — к нему было приковано внимание всего мира. Все новые и новые улики неопровержимо доказывали, что семья Розенбергов продала душу серпу и молоту. Один из свидетелей показал, что Джулиус Розенберг пытался выяснить у него, дает ли ему работа в министерстве военно-морского флота в Вашингтоне возможность доступа к атомным секретам. Выпускница Колумбийского университета Элизабет Бентли рассказала, как она с помощью обмана была затянута в шпионскую паутину через погубившие ее любовные связи с советскими агентами. Контакт между Розенбергами и Москвой был, как следовало из показаний этой свидетельницы, необыкновенно прочным.
Несомненно, показания Дэвида Грингласа во многом определили судьбу Этель и Джулиуса. Шпион признался, что имел доступ к строжайшим секретам, которые передавал своей сестре и шурину. "Они предпочитают русский социализм нашей государственной системе", — говорил он.
Гринглас показал, что передавал информацию о персонале на особо охраняемом комплексе, позднее — о взрывчатых веществах, используемых для введения в действие детонатора, и о самом механизме этого устройства.
Гринглас передавал советским агентам технические сведения и схемы. А в одном пакете, за который он получил 200 долларов, содержалась перепечатка двенадцатистраничной инструкции, объясняющей механизм действия бомбы.
Арест Фукса положил конец шпионским операциям. В своих показаниях Гринглас вспоминал, что Джулиус как-то навестил его и спросил: "Ты помнишь того мужчину, который встречался с тобой в Альбукерке? По всей вероятности, он вскоре будет арестован и это, возможно, выведет на тебя". Гринглас говорил, что Джулиус предлагал ему деньги, чтобы уехать, и позднее вернулся с четырьмя тысячами долларов для этой цели. Но было уже поздно.
Советский агент в Америке Гарри Голд также дал серьезные показания. Он сказал, что его и Розенберга контролировал советский вице-консул в Нью-Йорке Анатолий Яковлев. Голд признался: "Яковлев сообщал, что информация, которую я ему передавал, немедленно направлялась в Советский Союз. Он заверял, что информация Грингласа была чрезвычайно важной и ценной". В 1946 году Яковлев спешно покинул Америку.
Джулиус Розенберг на все обоснованные и необоснованные обвинения в шпионаже отвечал односложно: "Я этого не делал". На вопрос, является ли он членом коммунистической партии, Джулиус отвечать отказался, хотя и признал, что симпатизирует советской политической системе, "так как она многое сделала, чтобы улучшить положение неимущих". Этель также отрицала выдвигаемые в ее адрес обвинения.
В заключительном слове государственный обвинитель был более красноречив, чем обвиняемые в шпионаже. Он сказал: "Это одно из самых важных дел, когда-либо представленных жюри присяжных в нашей стране. Доказано, что эти заговорщики украли у США самые важные научные секреты, которые когда-либо знало человечество, и передали их Советскому Союзу. Описание устройства атомной бомбы Дэвидом Грингласом было отпечатано Этель Розенберг с такой же легкостью, с какой она выполняла свою обычную работу: села за машинку и ударила по клавишам; удар за ударом — против своей страны в интересах страны Советов".
Положение Розенбергов стало угрожающим. Представленные свидетельства вины супружеской пары были неоспоримы.
29 марта 1951 года судьи вынесли обвинительный, а через неделю — окончательный приговор Джулиусу и Этель Розенбергам: смертная казнь. Судья Ирвинг Кауфман заявил: "Мысль о том, что граждане нашей страны способствуют уничтожению Соединенных Штатов самым разрушительным оружием, известным человеку, является настолько шокирующей, что я не могу найти слов, чтобы описать это чудовищное преступление".
В ночь на 19 июня 1953 года, после двух лет мучительного ожидания казни, Джулиус и Этель Розенберги поочередно скончались на одном и том же электрическом стуле. Мужество, с которым супруги пошли на смерть, их любовь друг к другу и к двоим сыновьям-подросткам, жуткая процедура казни — все это утвердило мировое общественное мнение в том, что была допущена трагическая судебная ошибка.
Супруги Розенберг продемонстрировали идеалистическую веру в то, что страна Советов являет собой надежду всего человечества. Они были искренними в своем наивном заблуждении, которое не смогли развеять ни ужасы сталинизма, уже в то время широко известные на Западе, ни публичное отречение СССР от какой-либо причастности к "делу Розенбергов".