Первым допрашивал Пиери-Пьерэ полицейский чиновник Клод, который руководил его задержанием; после допроса Клод установил, что задержанный проживал в дешевом отеле под фамилией Андреас и что в одной с ним комнате жил некий де Сильва, выдававший себя за португальца.
Португальца арестовали и обыскали; он предъявил паспорт, выданный португальским консульством в Лондоне; это не помешало без труда опознать в нем де Рудио, подозрительного типа из Рио-де-Жанейро. При обыске у него в комнате нашли револьвер, патроны, кинжал с рукояткой из слоновой кости, письмо и бумаги, позволившие Клоду быстро установить личность арестованного. Оказалось, что де Рудио и Пиери были знакомы с неким бывшим военным Гомесом, он же Пьер Сюринэ, на которого указал полиции официант одного из ресторанов. Гомес имел неосторожность выдавать себя за англичанина и действовал в качестве «слуги» главного конспиратора Орсини. Вскоре после того как произошли взрывы, официант видел, как Гомес выглядывал из окна ресторана, находившегося наискосок против Оперы. Он казался крайне взволнованным и даже размахивал револьвером, чем и обратил на себя особое внимание.
Сам Орсини, человек до такой степени безрассудный и легкомысленный, что Мадзини прозвал его «пустозвоном», — также вздумал выдавать себя за английского коммерсанта. Он действовал под фамилией Олсоп и построил свой шифр на терминах пивоварения. Схваченный в ту же ночь, Орсини вместе с другими бомбометателями попал в расставленную полицейскую ловушку. Однако следует подчеркнуть, что полиция и разведка не проявили во всем этом деле никакой находчивости, а попросту использовали счастливый случай.
Всех задержанных по этому делу судили спустя пять недель; Орсини и Пиери отправили на гильотину, де Рудио и Гомеса приговорили к пожизненной каторге. Осколки бомб и пуль оставили следы не только на стенках кареты Наполеона III, но и на внешней политике Франции. Между недавними союзниками по Крымской войне начались трения; Сардинии был заявлен резкий протест «против экспорта итальянцев-бомбометателей»; ещё большее озлобление вызвало то обстоятельство, что Орсини и прочие нашли себе приют в Англии и там вынашивали свои планы.
Парламентский либерализм во Франции разлетелся вдребезги, как фонари перед Оперой. Имперские власти были облечены чрезвычайными полномочиями и получили право арестовывать и ссылать своих противников без суда; генералу Эспинасу было поручено осуществление этой противоречившей закону процедуры. Около четырехсот человек арестовали, причем все эти лица не имели никакого отношения ни к Орсини, ни к его бомбистам. Эспинас придумал изумительное средство: он потребовал определенной «квоты» арестов для каждого департамента Франции!