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".

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.