Ближе к сроку первого погашения кардинал стал подозревать об обмане, видя, что королева по-прежнему относится к нему весьма холодно и не носит ожерелье. Он и не догадывался, в какую аферу втянут. Забеспокоились и ювелиры, после того как графиня де ла Мотт, желая отвести от себя подозрения и нанести упреждающий удар, сама объявила им, что кардинал опасается обмана, подозревает о поддельности подписи и заплатит вместо королевы, но позже, а пока, дескать, вручает аванс 30 тысяч ливров в счет процентов. Поняв, что погрязший в долгах кардинал платить не сможет, Бёмер и Бассанж решились деликатно напомнить королеве о сроках платежа за ожерелье, которого она не получала! Обман вскрылся, вспыхнул скандал, разгневанная королева потребовала найти и наказать виновных, и король выдал "письмо с печатью" (lettre de cachet) — предписание об аресте. Первым в Бастилию 15 августа препроводили его преосвященство. Через три дня следствие вышло на названную им Жанну де ла Мотт, которую доставили в тюрьму Сальпетриер и допросили. Каграманов пишет: "Нет, она не запятнала своими показаниями ни королеву Франции, ни кардинала-герцога. По ее версии, в общем довольно путаной, инициаторам и душою предприятия оказывался граф Калиостро, имевший неограниченное влияние на Рогана. Осуществив аферу чужими руками, Калиостро, по ее словам, забрал себе самые крупные бриллианты, а остальные отдал графу де ла Мотт для реализации в Лондоне. Кардинал же оказался просто игрушкой в руках "подлого алхимика" и "фокусника". Саму себя де ла Мотт изобразила послушной исполнительницей воли его преосвященства Вместе с ней (а по другим сведениям, в марте 1786 года) был схвачен Рето де Виллет. Калиостро арестовали 22 августа, а 26 августа взяли Серафиму (причем супруг пребывал в неведении и до самого февраля полагал, что она на свободе, и писал ей трогательные письма). В конце октября в Брюсселе схватили Николь Леге. Таким образом, все фигуранты этого дела оказались за решеткой.
Королева требовала публичного осуждения виновных. Кардиналу предложили на выбор королевский суд или парламентский, он выбрал последний, чтобы публично оправдаться и восстановить честь своего имени. Но расследование затянулось на долгие месяцы, а пока шел процесс, общественность питалась слухами, жадно читала газеты, речи адвокатов обвиняемых: мэтра Жана Шарля Тилорье, защищавшего графа Калиостро, и пожилого мэтра Дуало, отстаивавшего интересы графини де ла Мотт, а также памфлеты и изобличительные брошюры, которые вдруг во множестве наводнили Европу.
Сохранились три собственноручных письма графа Калиостро, писанных им супруге из Бастилии. Они написаны по-итальянски крупными буквами, размашистым почерком с сильным нажимом, почти без знаков препинания и с орфографическими ошибками, что заставило некоторых биографов высказать точку зрения, что в камере с Калиостро находился его слуга, по совместительству секретарь, который и писал эти письма под диктовку графа. Большинство писавших о Калиостро, тем не менее, считает их написанными рукой самого магистра. В этом были уверены и французские власти в лице министра Бретейля, который позже привлек одно из этих писем, сохранившихся в архиве французской полиции, в качестве доказательства идентичности личности писавшего его Калиостро и авантюриста Бальзамо. В этих письмах интересен описанный в них быт узника, его состояние и настроение во время процесса: "Я так страдаю, что лучше бы уж Господь призвал меня к Себе в вечность: там бы обрел я счастие. Несравненная моя Серафина, сказано мною было, да и еще раз повторю, что ведомо мне о положении твоем бедственном, но чего ж мне еще сказать тебе, кроме как призвать тебя уповать на Провидение, кое позаботится о нас всенепременно и невиновность нашу докажет. А еще напиши мне, не позабыли ли нас друзья, а особенно Лаборд, что трудится нынче ради облегчения положения нашего. И очень мне хочется обрести спокойствие, ибо одолевают меня размышления печальные и черные, а я, душа моя, не хочу волновать тебя и писать о них не стану", и в другом письме: "Все у меня по-прежнему, а временами чудится мне, что я теряю рассудок, и этого я боюсь, а потому поручаю себя Господу". Так, можно узнать, что сердобольные друзья магистра Лаборд и мадам де Фламар — приветы и наилучшие пожелания которым он в каждом письме не забывал наказывать жене непременно передавать — старались скрасить его пребывание в мрачных застенках тем, что присылали ему, лишенному прогулок и страдающему расстройством сна и аппетита, паштет, а также рябчика, бекасов, каштаны и апельсины, а еще книги и ободряющие письма, и хлопотали о скорейшем освобождении невинного.
У Калиостро было непререкаемое алиби: передача ожерелья состоялась 29 января 1785 года, а "Великий Кофт" прибыл в Париж из Лиона только на следующий день, 30-го. Правда, как замечает Каграманов, "обвинение не без резона делало акцепт на том, что он состоял в интенсивной переписке с Ротном и мог бы дирижировать аферой на расстоянии, что не случайно он прибыл в Париж как раз на другой день после кражи и что, наконец, он успел туда за несколько часов до того, как граф де ла Мотт уехал в Лондон. Но, так или иначе, обвинение не сумело разрушить построений защиты". Это позволяет Каграманову чуть далее утверждать: "Все обвинения а адрес Калиостро оставались неподкрепленными, и чем дальше двигалось дело, тем больше выглядел он жертвой королевского произвола, а потому невольно вызывал к себе сочувствие…". В глазах противников королевского режима арест знаменитого мага и масона приобрел неожиданную политическую подоплеку — стали говорить о его связях с заговорщиками — иллюминатами: "Теперь Калиостро предстал в ином аспекте, а именно как один из глав секты, именуемой в Германии иллюминатами, в Лионе мартинистами, а в Париже теософами. Трудно понять, в чем заключается учение этой секты, ибо адепты ее несут чушь — если судить по нескольким опубликованным ими книгам".
Узнав о том, что Серафина тоже заточена в Бастилию, Калиостро немедленно попросил своего адвоката Тилорье похлопотать о ее освобождении. За это взялся тесть Тилорье и видный оппозиционер Дюваль д’Эпремениль, пользовавшийся поддержкой герцога Орлеанского, люто ненавидевшего королеву. Будучи адептом Калиостро и членом Египетской ложи, д’Эпремениль добился того, что 26 марта Серафина вышла на свободу. Но прежде чем отпустить Серафину, комендант де Лонэ убедил ее подписать документ, согласно которому она признавала, что получила деньги, бриллианты и украшения, взятые у нее в доме, когда жандармы во главе с комиссаром Шеноном явились арестовывать ее мужа. Неграмотная графиня подписала документ закорючкой, поверив аргументам коменданта, но деньги и ценности вернулись к чете Калиостро только частично.
Даже на скамье подсудимых Калиостро нисколько не изменил своей роли мага, прорицателя и посланника высших сил, более того он использовал зал заседаний суда как трибуну для пропаганды своих взглядов. Современник граф Беньо иронически писал: "Мэтр Тилорье устремился на защиту чудес. Впервые под сводами Дворца правосудия раздавалась речь о таких вещах, как подземелья Мемфиса и лабиринты пирамид, откуда вышел герой". Главный бой в суде шел между двумя основными обвиняемыми: графиней де ла Мотт и графом Калиостро, на которого она хотела перевалить всю тяжесть своей вины. Авантюристка пускалась во все тяжкие, начиная от истерик, топанья ногами, визга и площадной брани и кончая тем, что однажды метнула в Калиостро горящую сальную свечу или даже зажженный факел; Калиостро держался невозмутимо и с большим достоинством, произнося возвышенные и прочувствованные речи. Не только выступления Калиостро в суде, но и "борзое перо" мэтра Тилорье, создававшее от имени Калиостро велеречивые послания, например уже упоминавшийся "Мемориал графа Калиостро", сделали свое дело: его популярность неслыханно возросла.
