בעודו כלוא בכלא דדהאם, פגש סאקו באסיר פורטוגזי בשם סלסטינו מדֵירוש. מדֵירוש טען כי הוא זה שביצע את הפשע בגינו הורשע סאקו. אולם בקשתו של סאקו למשפט חוזר נדחתה. אף שבדבריו של מדירוש נתגלו סתירות לא מעטות, הוא הפנה את תשומת לבם של פרקליטי ההגנה לכנופיה אשר רבים חושבים עד היום כי ביצעה את הפשע. קודם לחודש אפריל 1920 עמד ג'ו מורלי בראש כנופיה אשר שדדה בתי חרושת לנעליים במסצ'וסטס, כולל שני בתי חרושת בבריינטרי, שם התרחש הפשע בו הואשמו סאקו וונצטי. החוקרים אף גילו כי מורלי דומה דמיון מפתיע לסאקו, דמיון כה רב עד שעדי תביעה והגנה גם יחד טעו לחשוב, על פי תמונת משטרה, כי מדובר בסאקו. בשנת 1925, כאשר היה בכלא, נחקר מורלי על מעשה השוד והכחיש כל קשר למעשה. אולם, על פי דיווחים שונים הוא התוודה שש שנים מאוחר יותר, בפני עורך דין ניו יורקי, כי ביצע את הפשע. בשנת 1973 התגלו ראיות נוספות התומכות בהשערה זו, כאשר בזיכרונותיו של איש מאפיה צוטט אחיו של מורלי כאשר התוודה על מעשה השוד והרצח בבריינטרי.
ב-8 באפריל 1927, לאחר שתמו כל ניסיונות הערעור, נשפטו סאקו וונצטי סופית למוות בכסא חשמלי. ההחלטה הביאה לגל מחאות עולמי. לנוכח המחאות החליט מושל המדינה לדחות את ההוצאות להורג והקים ועדה כדי לבחון את המקרה. התפתחות הידע בתחום הבליסטיקה בתקופה זו איפשרה כבר לזהות במידת ודאות גבוהה כלי נשק במידה והוצגו קליע ותרמיל שנטען כי נורו ממנו (כפי שקרה במקרה של סאקו). הוועדה שמונתה לבחינת המקרה פנתה לשירותיו של קלווין גודרד בשנת 1927. גודרד היה מומחה בכלי נשק וקיבל הכשרה בתחום הבליסטיקה וזיהוי משפטי. בעת המשפט הוא הציע את שרותיו להגנה, אולם זו דחתה את פנייתו.
לצורך בדיקתו השתמש גודרד במיקרוסקופ חדש שהומצא זמן קצר לפני כן, כדי לבחון ולהשוות חריצים זעירים הנוצרים על הקליע והתרמיל בעת הירי ולקבוע האם אלה באו מאקדח הקולט בקוטר 0.32 אינץ' של סאקו. בבדיקתו נמצא כי שניים מן הקליעים מזירת הפשע לא התאימו לאקדחו של סאקו, אולם הקליע השלישי מזירת הפשע התאים לאקדח. אף שני מומחים מטעם ההגנה שנכחו בעת הבדיקה הסכימו כי קיימת התאמה בין הקליעים. לאור מסקנה זו הסכימה הוועדה עם פסק הדין המרשיע.
תגובות ופעולות.
ערעורים, מחאות ופעולות משפטיות נוספות המשיכו במשך שש השנים הבאות. בעוד התביעה הגנה בתוקף על פסק הדין, ההגנה, שבראשה עמד עורך הדין פרד מור, הביאה עוד ועוד ראיות לכאורה המטילות ספק בהרשעה. שלושה עדי תביעה הודו כי עדותם בדבר זיהוי סאקו בזירת הפשע ניתנה בכפייה. אולם כאשר נחקרו פעם נוספת על ידי התובע כצמן, שינו את עדותם פעם נוספת והכחישו כי מישהו כפה עליהם את עדותם. בשנת 1924 המשיכה המחלוקת כאשר התגלה כי מישהו החליף את קנה אקדחו של סאקו. הטענה נחקרה משך שלושה שבועות, אולם התעלומה לא נפתרה. ערעורים נוספים התמקדו בתפקודו של מזכיר חבר המושבעים ושל המומחים הבליסטיים של התביעה. בשנת 1923 הגישה ההגנה תצהיר שנגבה מפי חבר של מזכיר חבר המושבעים, אשר העיד בשבועה כי עוד בטרם המשפט אמר לו האיש על סאקו וונצטי "שילכו לכל הרוחות, צריך לתלות אותם בכל מקרה!" באותה שנה חזר בו מעדותו קצין משטרה אשר העיד במשפט כי הקליע הקטלני בא מאקדחו של סאקו. הקצין טען כי התובע כצמן תמרן את עדותו כך שעובדה זו לא תתגלה במשפט.
התנהגותו של השופט ובסטר ת'ייר.
התנהגותו של השופט ובסטר ת'ייר (Thayer) במהלך המשפט הוסיפה לטענותיהם של המצדדים במשפט חוזר. במשך המשפט רבים ראו את האיבה שהפגין השופט כלפי אחד מפרקליטי ההגנה, פרד מור (Fred Moore). ת'ייר דחה שוב ושוב את התנגדויותיו של מור והזכיר לעורך הדין שהגיע מקליפורניה כי במסצ'וסטס קיימת מערכת משפטית שונה. לפחות בשני מקרים התפרץ השופט ופעם אחת אמר לעיתונאים ההמומים: "שום אנרכיסט ארוך-שיער מקליפורניה לא ינהל את בית המשפט הזה!" ת'ייר אף כינה את סאקו וונצטי בשם "בולשוויקים" בעת הרצאה שנתן במועדון שבו היה חבר והוסיף כי "יטפל בהם כמו שצריך". עם תום המשפט כתב אחד העיתונאים לתובע הכללי של מסצ'וסטס, ביקורת חריפה על התנהגות השופט. לבסוף, בשנת 1924, לאחר שדחה חמש בקשות למשפט חוזר, התרברב ת'אייר בפני אחד מהעיתונאים, "האם ראית מה עשיתי לממזרים האנרכיסטים? זה יעצור אותם לזמן מה! שילכו לבית המשפט העליון ונראה מה הם יכולים להוציא משם!" התבטאויות אלה התגלו רק בשנת 1927.
תגובותיהם של הנאשמים.
סאקו וונצטי מצדם הגיבו לאורך השנים לגזר דינם בתגובות שנעו בין זלזול לדיכאון וייאוש, לסירוגין. בשנת 1926 התפרסם מאמר עליו היו השניים חתומים ואשר נכלל בפרסום מטעם הוועדה שקמה להגנתם ובו הם קראו לחבריהם לנקום את מותם. במאמר אף הזכירו ברמז את הפרסום של לואיג'י גלֶאני ובו הסברים להכנת פצצות. יחד עם זאת סאקו וונצטי כתבו עשרות מכתבים בהם חזרו על טענתם כי לא ביצעו את הפשע והורשעו אך ורק כיוון שהיו אנרכיסטים. תומכיהם והיסטוריונים שונים, אשר נותרו משוכנעים בחפותם, מפנים למכתבים אלה כתמיכה לטענתם. לאחר שהוצאו להורג, פורסמו מכתביהם לראשונה.
לסאקו וונצטי לא היה כל רישום פלילי קודם, אבל הם היו מוכרים לשלטונות כפעילים קיצוניים ותומכים של לואיג'י גלֶאני. שניהם טענו כי הם קורבנות של דעות קדומות ונידונו על פשע שלא ביצעו. אולם, לכל אורך הדרך הם לא ניסו להתכחש לחבריהם האנרכיסטיים, או לאמונתם באשר ללגיטימיות של פעולות אלימות כנגד הממשל. כפי שאמר ונצטי בעת נאומו האחרון לשופט ת'ייר:
"לא הייתי מאחל לכלב או לנחש, ליצור הנחות ביותר עלי אדמות – לא הייתי מאחל לאיש מהם מה שסבלתי על דברים שאינני אשם בהם. אבל אני מאמין שסבלתי בגלל דברים שאני אשם בהם. אני סובל כיוון שאני קיצוני, ואכן אני קיצוני; סבלתי מפני שאני איטלקי, ואכן אני איטלקי... גם אם היית יכול להוציא אותי להורג פעמיים, ואם הייתי יכול להיוולד עוד פעמיים, הייתי עושה שוב מה שעשיתי כבר." (דברי ונצטי ב-19 באפריל 1927, בדדהאם מסצ'וסטס, בבית המשפט של מחוז נורפוק).
התגייסות אינטלקטואלים למען הנאשמים.
אינטלקטואלים סוציאליסטים רבים, בהם דורותי פארקר, עדנה סנט וינסנט מיליי, ברטרנד ראסל, ג'ון דוס פסוס, אלברט איינשטיין, אפטון סינקלר, ג'ורג' ברנרד שו וה"ג ולס, יצאו בקריאה למשפט חוזר, אבל לא הצליחו בכך. עורך הדין הנודע, ושופט בית המשפט העליון של ארצות הברית לעתיד, פליקס פרנקפורטר, התגייס אף הוא למאמצים למשפט חוזר ופרסם ביקורת קשה על פסק דינו של תיילר, אשר התפרסם בירחון אטלנטיק בשנת 1927.
מכתבו של אפטון סינקליר.
סינקלר תיאר במכתב משנת 1929, את הפרשה כ"בעיה המוסרית הקשה ביותר בחייו". אמנם ברומן שלו "בוסטון", הוא הציג את השניים כחפים מפשע וכקורבנות לעדות שקר, אך אחד מעורכי דינם, פרד מור, גילה לו מאוחר יותר לאחר ביצוע גזר הדין, שהם אכן היו אשמים וכי האליבי שלהם, שאותו הציג במשפט, היה כוזב, כדי למנוע את הרשעתם. סינקלר דבק עם זאת בגרסת הרומן, לפיה המשפט היה נגוע בדעה קדומה וגלויי גזענות מצד המושבעים והשופט ת'אייר כלפי החשודים.
לאחר ביצוע גזר הדין.
למרות מחאות ושביתות ברחבי העולם, סלסטינו מדֵירוש, ניקולה סאקו וברתולומאו ונצטי הוצאו להורג בכיסא חשמלי ביום 23 באוגוסט 1927. לאחר שנודע כי הוצאו להורג, פרצו מהומות בלונדון ובגרמניה. המונים כיתרו את השגרירות האמריקאית בפריז וחזית מועדון המולן רוז' בפריז נהרסה. סאקו וונצטי סירבו לפגוש בכומר בטרם הוצאו להורג וצעדו בשלווה ובגאווה אל מותם. מילותיו האחרונות של סאקו היו: "תחי האנרכיה" וכן "שלום, אמא". ונצטי, ברגעיו האחרונים, לחץ את ידי השומרים והודה להם על טיפולם בו, והמשיך לטעון שהוא קורבן של דעות קדומות ונידון על פשע שלא ביצע. בנאומו בבית המשפט אמר: "לא הייתי מאחל לכלב או לנחש, ליצור הנחות ביותר עלי אדמות – לא הייתי מאחל לאיש מהם מה שסבלתי על דברים שאינני אשם בהם. אבל אני מאמין שסבלתי בגלל דברים שאני אשם בהם. אני סובל כיוון שאני רדיקלי, ואכן אני רדיקלי; סבלתי מפני שאני איטלקי, ואכן אני איטלקי… גם אם היית יכול להוציא אותי להורג פעמיים, ואם הייתי יכול להיוולד עוד פעמיים, הייתי עושה שוב מה שעשיתי כבר." לבסוף אמר: "אני מבקש למחול לאנשים מסוימים על מה שהם עושים לי עתה."
חבריהם של סאקו וונצטי, מאוהדי גלֶאני, לא הגיבו בשלווה לגורלם. כבר בשנת 1920, מיד לאחר הרשעתם הראשונית, הוטמנה פצצה ליד בניין הבורסה בוול סטריט בניו יורק. בשנת 1921 נשלח רימון יד לשגריר ארצות הברית בפריז והתפוצץ בידי משרתו. בשנת 1926 נהרס בפצצה ביתו של אחיו של מי שקרא למשטרה כדי לעצור את סאקו וונצטי. פצצות שנשלחו לשגרירויות נוספות של ארצות הברית פורקו בטרם התפוצצו. על אחד מזרי האבל לאחר מותם, נכתב באיטלקית, "מחכים לשעת נקם". פצצה שנשלחה למושל מסצ'וסטס, לאחר הוצאתם להורג, אותרה עוד בבית הדואר ונוטרלה. שלושה חודשים אחר כך, התפוצצו פצצות ברכבת התחתית של ניו יורק, בכנסייה בפילדלפיה ובבית ראש עיריית בולטימור. ביתו של אחד מחברי חבר המושבעים פוצץ אף הוא. פצצה החריבה אף את ביתו של המוציא להורג. לבסוף, בשנת 1932 הגיעה שעת הנקם אף לשופט ת'ייר. לאחר שביתו חרב בפצצה, הוא עבר להתגורר במועדון בו היה חבר וחי שם עד ליום מותו, תחת שמירה רצופה.
בקולנוע.
בשנת 1971 הוציא הבמאי האיטלקי ג'וליאנו מונטלדו סרט קולנוע מוערך בשם "Sacco e Vanzetti" על הפרשה.
אספת הנבחרים של רפובליקה סרפסקה