许敬宗回答：“房遗爱乳臭味干，与女人谋反，岂能成功？长孙无忌与先帝一起夺取天下，众人对其智谋都很佩服，他又担任三十年宰相，天下百姓畏惧其威，可以说是威能服物，智能动众。臣担心长孙无忌一旦知道事情败露，当机立断，奋臂一呼，啸集一群亡命之徒，肯定会成为朝廷大患，陛下派谁能制服他？如今，幸赖宗庙之灵，皇天痛恨邪恶，因调查小案而引出此事，这实在是国家之福啊！臣曾见昔日宇文化及及其父亲宇文述深受隋炀帝的信任，结以婚姻，委以朝政；宇文述死后，隋炀帝又命宇文化及负责禁卫军，可是，宇文化及却突然在江都作乱，先杀异己，臣一家也惨遭杀戮，当时，大臣苏威、裴矩之徒都拜伏于地，舞蹈请命，第二天隋朝就灭亡了。前事不远，后事之师，臣恳请陛下决断，立即将其逮捕，依法抄没其家。”
唐高宗命许敬宗再做深入审理。
第二天，许敬宗再次上奏道：“昨晚，韦季方已经承认与长孙无忌一同谋反，臣又询问韦季方：‘长孙无忌是皇上的至亲，几代皇帝都对他十分宠信，为何他要谋反？’韦季方回答：‘韩瑗曾经对长孙无忌说：“柳奭、褚遂良劝大人立梁王李忠为太子，如今梁王已废，皇上也对大人有所猜忌，所以才把高履行（长孙无忌舅舅高士廉的儿子）贬出京师。”从此，长孙无忌开始心怀忧虑，考虑如何自救。后来，他又见长孙祥（长孙无忌堂侄，前此由工部尚书被贬为荆州长史）也被贬出京师，韩瑗也得罪了，遂日夜与韦季方一起图谋发动政变。’臣对照口供予以落实，发现符合实情，请陛下下诏逮捕长孙无忌。”
唐高宗又哭道：“就算舅舅真的如此，朕也决不忍心杀了他，如果朕真的杀了舅舅，天下百姓会怎么说朕？后世之人又会如何看待朕？！会说朕不能令亲戚和睦，一至于此！”
许敬宗又说：“汉文帝是西汉明君，薄昭就是他的舅舅，汉文帝由代王而被拥立为皇帝，薄昭也是有功的，与长孙无忌一样。此后，薄昭因杀人而犯罪，汉文帝顾及国家法律，率领百官身穿丧服来到薄昭家里哀悼，而后下令将其诛杀，史书至今都认为汉文帝并没有错。如今，长孙无忌忘记了先帝的大德，抛弃陛下，听从邪谋，心怀不轨，如果拿他的罪恶与薄昭相比，不可同日而语，根据刑法，理当株连五族。幸而，其谋反之事败露，陛下还有什么怀疑的？何不趁早决断！臣听说：‘当断不断，反受其乱。’安危之间，其间容不下一根头发，长孙无忌就是当今的奸雄，是王莽和司马懿之类的人，陛下稍微犹豫一下，臣担心会变起肘侧，悔之无及啊！”
在许敬宗的劝说下，唐高宗认为有理，也不把长孙无忌召来询问他谋反的详情以及他为什么要谋反，只听许敬宗的一面之词。
显庆四年四月二十二日，唐高宗下诏削去长孙无忌的官爵，改任为扬州都督，于黔州（今重庆市彭水县）安置，享受一品官的待遇。
许敬宗又上奏称：“长孙无忌阴谋造反，全是褚遂良、柳奭、韩瑗煽动的结果；柳奭与后宫勾结，阴谋给陛下下毒；于志宁也攀附长孙无忌，他们都是一党。”褚遂良已于前一年去世，于是，唐高宗下诏追夺褚遂良的官爵；把柳奭和韩瑗除名；免去了于志宁的官职；派使者沿途调发州兵，把长孙无忌押送到了黔州。长孙无忌的儿子、秘书监、驸马都尉长孙冲等人全部被除名，流放到岭南；褚遂良的儿子褚彦甫、褚彦冲被流放到爱州，途中又被杀掉了；益州长史高履行又被贬为洪州都督。
凉州刺史赵持满多力善射，任侠仗义，史称，他“工书善射，力搏猛兽，捷及奔马，而亲仁爱众，多所交结。”其姨母是韩瑗之妻，他的舅舅、驸马都尉长孙诠是长孙无忌的族弟，长孙诠因长孙无忌一案受到牵连，被流放到嶲州。许敬宗担心赵持满会发动叛乱，就污蔑他与长孙无忌一起谋反，将其召回京师，打入大牢。狱卒将他打得遍体鳞伤，但赵持满始终拒不认罪，说：“你们可以杀了我，但我决不会改口供！”狱卒也无可奈何，替他写了一份口供结案。五月二十二日，唐朝政府斩杀了赵持满，尸体横躺在长安城西，亲戚无人敢去探视。他的朋友王方翼（王皇后的堂兄）叹息道：“栾布哀悼彭越，是义气啊！文王掩埋枯骨，是仁爱啊！下不失义，上不失仁，不是可行吗！”遂将赵持满的尸体安葬了。唐高宗听说后，也没有追究。长孙诠被送到流放地后，县令迎合上级的意思，将其用棍棒打死了。
七月，唐高宗命令御史前往高州（今广东省信宜县）、象州（今广西自治区象州县）、振州（今海南省三亚市）分别把长孙恩（长孙无忌的族弟）、柳奭、韩瑗押送回京，并没收他们的家产。二十七日，唐高宗又命司空李勣、中书令许敬宗、侍中辛茂将与兵部尚书任雅相、度支尚书卢承庆（二人新被晋升为参知政事）一起重新调查长孙无忌案。许敬宗又派中书舍人袁公瑜等人前往黔州，逼令长孙无忌自杀。唐高宗下诏将柳奭、韩瑗就地斩决，使者在象州将柳奭杀掉，韩瑗已死，使者开棺验尸后复命。将三家全部抄家，近亲全部流放到岭南为奴。常州刺史长孙祥（长孙安世之子）因与长孙无忌有书信来往，也被处以绞刑；长孙恩被流放到檀州（今北京市密云县）。八月十一日，柳氏、长孙氏因长孙无忌一案而受到牵连被贬官的有十三人，于氏被贬的有九人。高履行再度被贬为永州刺史；于志宁被贬为荣州刺史。从此以后，唐朝中央大权全都落入武则天的心腹手里了。