Бирон в этот день получил несколько предостережений от сочувствовавших ему лиц, но не обратил на них никакого внимания. Пользуясь полной свободой передвижения (возможно, король еще надеялся, что маршал бежит, избавив его от необходимости принятия карательных мер), он беспрепятственно вышел из Фонтенбло, а вечером вернулся, чтобы как ни в чем не бывало принять участие в карточной игре за королевским столом. В прихожей лакей подал ему записку от его сестры, графини де Руси, в которой говорилось, что он будет арестован не позже, чем через два часа. Маршал показал записку своему адъютанту, и тот, прочитав ее, сказал, что предпочел бы прямо сейчас умереть от удара кинжалом, если это заставило бы Бирона незамедлительно уехать, и услышал в ответ его высокомерно-самоуверенное заявление: «Вздор. Король дал мне слово. К тому же кинжал лишает только жизни, а бегство — чести».
И он беспечно присоединился к игрокам. Игра шла весь вечер. К Бирону несколько раз подходили знакомые, шепча ему на ухо, что его жизнь в опасности, но тот пропускал все предостережения мимо ушей. Наконец, сам король встал и отвел маршала в сторону. В ответ на новые увещевания Бирон твердил, что свернет своим клеветникам шеи, как только узнает их имена. И тогда король, вздохнув, произнес приговор: «Прощайте, барон де Бирон!»
Эти слова, лишавшие Бирона всех титулов и званий, словно молния осветили ему его положение; только теперь он осознал, что с ним не шутят. Однако прозрение пришло слишком поздно. Сразу после ухода Генриха капитан королевской гвардии Витри с целой ротой солдат подошел к маршалу и потребовал его шпагу. Просьба арестованного еще раз поговорить с королем не была удовлетворена. Одновременно с Бироном был арестован граф д’Овернь. Прочих участников заговора оставили пока в покое.
На другой день обоих пленников отправили по Сене в Париж и заключили в Бастилию. Маршала посадили в подземную тюрьму, а д’Оверня — во втором этаже той же башни. В камере Бирона постоянно находился лакей, приставленный для наблюдения, а у дверей камеры дежурила стража. Потерявший голову маршал не давал шпиону скучать — бранился, проклинал, угрожал. Д’Овернь, напротив, был спокоен и проводил дни, развлекаясь игрой в карты с охранниками, причем на славу угощал их даже при проигрыше. Прошение узников о помиловании было отклонено, и дело передали на рассмотрение в парламент. Друзья маршала хотели устроить ему побег, но их план был раскрыт тюремным начальством, и он впал в еще большее отчаяние. Однажды ночью он, шагая из угла в угол и изрыгая потоки ругательств, в порыве злости разодрал на себе рубашку и сорвал с шеи шнурок с медальоном, швырнув его на пол. Лакей поднял и подал ему медальон, взглянув на который, маршал вдруг заплакал, точно ребенок: портрет отца, вставленный в медальон, напомнил ему о пророческом напутствии. Совсем павший духом Бирон попросился на исповедь к епископу, и его просьба была исполнена. В таком же состоянии душевного смятения он пребывал во время допросов, вредя себе опрометчивыми ответами. Д’Овернь же вел себя иначе: отвечал спокойно, обдуманно и отрицал все обвинения.
31 июля 1602 года 150 судей единогласно признали Бирона виновным по всем пунктам обвинения. Приговор гласил: «Герцог Бирон обвиняется в оскорблении величества, в заговорах против короля, в преступных замыслах против государства, в заключении союзов с врагами короля и отечества во время войны. В наказание за эти преступления герцог Бирон лишается всех политических и гражданских прав и приговаривается к казни на эшафоте, который будет воздвигнут на Гревской площади. Все состояние маршала, движимое и недвижимое, будет конфисковано в пользу короля».
Приговор был зачитан маршалу в Бастилии, в десять часов утра того же дня, с добавлением королевского решения: во избежание публичного позора казнить маршала не на Гревской площади, а в Бастилии. В действительности же решение Генриха IV, скорее всего, было продиктовано отнюдь не милосердием, а опасением возможных волнений в армии, где Бирон был чрезвычайно популярен. Предложение исповедаться перед смертью он резко отверг, видимо, еще надеясь, что король помилует его. Когда настал час казни, он произнес: «Мой отец увенчал короной голову короля, и в благодарность за это он лишает меня головы». Когда оказалось, что родные и друзья, с которыми он хотел повидаться на прощание, уехали в деревню, он воскликнул: «Увы, все покинули меня!»