Суд должен был состояться в Лионе, поскольку герцог Бульонский находился неподалеку, в крепости Пьер-Ансиз. Ришелье, по-прежнему прикованный к постели, отправился туда водным путем; в его свите следовал де Ту. Друзья Сен-Мара предприняли отчаянную попытку устроить ему побег из крепости Монпелье через разобранную крышу над гардеробной, однако узник не воспользовался этой возможностью. Вечером 26 августа его посадили в карету и отправили под надежной охраной в Лион, куда он прибыл 4 сентября, на день раньше кардинала. Его высокопреосвященство передвигался в носилках, лежа. Перед особняком, где он собирался остановиться, построили леса, чтобы можно было занести носилки прямо в окно, которое пришлось выставить, вынув заодно несколько камней из стены.
К моменту прибытия кардинала следствие уже далеко продвинулось. Допросили всякую мелкую сошку — офицеров, завербованных заговорщиками, которые теперь были готовы подтвердить что угодно. Один из них обмолвился, что о заговоре знала королева, но Ришельё с возмущением потребовал вымарать эти дерзкие слова из протокола. Зато другой рассказ нужно было непременно довести до сведения короля: когда в Нарбонне у Сен-Мара спросили о здоровье его величества, тот пренебрежительно ответил: «Да жив еще!»
Сегье получил от герцога Орлеанского, совершившего паломничество на могилу Франциска Сальского, официальное признание из двадцати пунктов в том, что «господин Главный просил его примкнуть к заговору, чтобы погубить господина кардинала», и с подробным изложением переговоров на эту тему, проводившихся с конца 1641 года. 31 августа подобные признания дал и герцог Бульонский. Зато Сен-Мар и де Ту, допрошенные 5 и 6 сентября, продолжали всё отрицать. (Кстати, трое последних утверждали, что действовали исключительно по приказу и с одобрения его величества.) И если показаний высокопоставленных заговорщиков было достаточно, чтобы отправить на плаху Сен-Мара (герцог Бульонский не уклонился от очной ставки), против де Ту улик не набиралось: Месье уверял, что не посвящал его в свои переговоры с Испанией, и даже просил Сен-Мара ничего не говорить своему другу. Герцог Бульонский упомянул лишь о том, что де Ту знал о намерении Месье отступить в Седан. Но Ришельё считал де Ту душой всего заговора и требовал от канцлера и членов комиссии непременно добиться от Сен-Мара признаний, уличающих его приятеля. Даже Сегье уверял, что это невозможно, однако член комиссии Лобардемон (который уже отличился, сфабриковав дело Грандье) решил оказать кардиналу эту услугу. 10 сентября он явился к Сен-Мару неофициально и стал уверять, что единственный способ избежать допроса с пристрастием и получить помилование — добровольно во всём признаться, тем более что де Ту это уже сделал. Поверив этому коварному человеку, Сен-Мар не только всё рассказал как на духу, но и подписал протокол. Перпиньян пал днем раньше…
Свой доклад Лобардемон представил на заседании следственной комиссии 12 сентября в семь часов утра. Оба обвиняемых виновны; де Ту, знавший о планах заговорщиков выехать в Седан, должен быть казнен согласно ордонансу Людовика XI от 22 сентября 1477 года. Но прежде нужно заслушать подсудимых.
Сен-Мар предстал перед комиссией в восемь утра и, к удивлению всех, кроме Сегье и Лобардемона, подробно рассказал о переговорах с герцогом Бульонским, признал свое участие в договоре с Испанией и признался, что де Ту обо всём знал. Однако он по-прежнему отрицал, что злоумышлял против Ришельё. Его вывели из зала и ввели де Ту, который продолжал всё отрицать. Тогда Сен-Мара привели обратно и зачитали его показания. «Правда ли, сударь, что вы всё это сказали?» — спросил ошеломленный де Ту. «Терпение, — отвечал Сен-Мар, — я всё объясню». Но де Ту был юристом и понял, что его участь решена. Он подтвердил, что знал о договоре с Испанией, но не с самого начала, а был введен в курс дела, находясь проездом в Каркассоне, и сделал всё, что мог, чтобы отвратить Сен-Мара от его планов. Закончил он фразой, что пожертвует собой ради друга. Поняв, что попался в ловушку, Сен-Мар начал уверять, что де Ту в самом деле пытался всеми силами предотвратить осуществление его замысла. Однако было поздно. Сен-Мара приговорили к смерти единогласно, де Ту — двенадцатью голосами против двух.