Nieobecność Francesca została zauważona przez towarzyszy jego przyjemności i papieską policję poszukującą go w sprawie morderstwa jednego z jego nastoletnich kochanków. Pojmano obu zadłużonych wasali Cenciego, z których kochanek Beatrice zmarł wskutek tortur. Dzieci i żona Francesca wysłali przyjaciół rodziny w celu porwania drugiego wasala z więzienia i zamordowania go gdzieś po drodze, zanim zdołałby wymienić nazwiska swoich zleceniodawców. Mimo podejmowanych zabiegów konspiracja wyszła na jaw i pozostali członkowie rodu Cenci zostali aresztowani, zmuszeni do przyznania się do winy i skazani na śmierć. Lud Rzymu znający obyczaje Francesca, cierpienie jego rodziny i litujący się nad młodością jego dzieci próbował wymóc zmianę wyroku sądu papieskiego na dożywotnie więzienie. Wysłano nawet petycję w tej sprawie do papieża Klemensa VIII, który zmienił swoją decyzję, ale po tym jak jeden z kuzynów Beatrice, Guidobaldo Santa Croce zamordował swoją matkę, by odziedziczyć jej majątek, nie okazał Cencim litości. O świcie 11 września 1599 roku czwórka skazanych została wyprowadzona na most prowadzący do Zamku Świętego Anioła i wprowadzona na zmontowany pośpiesznie szafot.