Il giorno successivo all'uccisione fu aperta un'inchiesta, che tuttavia si arenò nelle vicende seguite alla fuga del Papa ed alla proclamazione della Repubblica Romana. L'istruttoria riprese solo nel 1849 con la restaurazione del governo papale. Tuttavia fu solo quattro anni dopo che si arrivò all'incriminazione di diversi imputati. Le condanne furono otto, di cui due al patibolo: riguardarono Luigi Grandoni, un ufficiale che aveva partecipato alle prime fasi della guerra d'indipendenza del 1848 militando con le forze pontificie nella battaglia di Cornuda, e Sante Costantini, uno scultore; il Grandoni si suicidò in carcere, mentre Costantini fu decapitato. Sei altri imputati furono condannati a diversi anni di carcere, mentre otto furono assolti. Successive ricerche hanno tuttavia messo in evidenza che la morte di Rossi sarebbe stata decisa dalla Carboneria romana ed eseguita da Luigi Brunetti, uno dei figli di Ciceruacchio.