وقد حُكم على الزوجين بالإعدام، وذلك في فترة كانت الحرب الباردة على أشدها وكان يسود الولايات المتحدة أجواء من الذعر خوفًا من الجواسيس السوفييت. وقد فشل الاستئناف وكذلك جميع الإجراءات القانونية الأخرى التي اتخذها الزوجان سواء لإلغاء الحكم أو لتخفيفه أو تأجيله، كما رفض الرئيس الأمريكي أيزنهاور إصدار عفو عن المتهمين. ومما يُذكَر أن أغلب الذين ارتبطوا بهذه القضية سواء المتهمون أو الشهود الرئيسييون أو القاضي الذي حكم بالإعدام كانوا من اليهود.

وقد أثارت هذه القضية جدلًا واسعًا، سواءٌ داخل الولايات المتحدة أو خارجها، كان لها بعدها السياسي والعقائدي، وخرجت المظاهرات المؤيدة للزوجين والمطالبة بالإفراج عنهما. ولا يزال الخلاف حول قضية روزنبرج قائمًا حتى اليوم حيث يؤكد البعض براءتهما، في حين يؤكد البعض الآخر أن نشاطهما كان له الأثر في إنهاء احتكار الولايات المتحدة للسلاح النووي. وقد نُفِّذ في الزوجين حُكم الإعدام عام 1953 بعد أن فشلت جميع المحاولات التي استهدفت تأجيله.