Em fevereiro de 1950, Klaus Fuchs (1911-1988), um dos principais agentes soviéticos infiltrados no Projeto Manhattan, foi preso na Grã-Bretanha. Essa prisão levou o FBI à pista de Harry Gold (1910-1966), seu agente de conexão nos Estados Unidos, e depois, em junho de 1950, à de David Greenglass, irmão de Ethel Rosenberg. Joel Barr fugiu para a Tchecoslováquia. Harry Gold revelou muitos nomes e confessou ser espião há mais de dez anos em favor dos soviéticos. Durante a prisão de David Greenglass, este declarou que roubou segredos atômicos de Los Alamos, mas o fez a pedido de Julius Rosenberg. O círculo se fechou sobre o casal Rosenberg. Em 17 de julho de 1950, o FBI prendeu Julius, já interrogado diversas vezes.
Contrariamente a Fuchs, Gold e Greenglass, ele negou qualquer envolvimento em atividades de espionagem. Ethel negou com a mesma obstinação, colocando o FBI num impasse. Eis o grande segredo do caso Rosenberg: o projeto Venona, fonte das informações iniciais do FBI a propósito das atividades de espionagem de Joel Barr e Julius Rosenberg.
O projeto Venona empenhava-se, desde 1943, na interceptação de radiocomunicações entre as redes de espionagem americana do NKVD e a "central" em Moscou pela U.S. Army Signal Intelligence Division e, sua decodificação por especialistas da agência.
Atualmente, pode-se falar abertamente sobre tudo isso: iluminando as zonas de sombra do caso Rosenberg, uma parte das mensagens Venona foi divulgada em julho de 1995 pela National Security Agency, a agência americana de segurança nacional. Na época, houve um silêncio absoluto por parte do governo americano. Imposição principal: a Guerra Fria. O programa de decodificação de mensagens soviéticas era classificado como ultra-secreto. Daí o mal-estar do FBI ante o mutismo de Ethel e Julius. Se eles confessassem, como fizeram David Greenglass e sua mulher, Ruth, o dossiê judiciário poderia ser encerrado sem a alusão inoportuna a Venona. O casal Rosenberg negou sempre. Era preciso encontrar uma porta de saída. Escolheu-se a melhor saída para o FBI, a morte dos dois suspeitos.
Condenados à pena capital por espionagem e executados na cadeira elétrica em 19 de junho de 1953, Ethel e seu marido Julius Rosenberg são, até os dias atuais, vítimas de diferentes interpretações. Na visão dos americanos, adeptos de Joseph McCarthy, tiveram uma punição exemplar. Para pacifistas do mundo todo, foi um ato de violência e um desafio aos soviéticos. Os documentos da CIA e a opinião daqueles que testemunharam esse período são antagônicas.
Sob o codinome "Antena" e, depois, "Liberal", Julius Rosenberg, ajudado por Ethel, dedicou-se desde 1943 a atividades de espionagem nos Estados Unidos. Essa atividade estava circunscrita a dois domínios estratégicos cobertos pelo mais absoluto segredo: a aeronáutica militar americana e as pesquisas nucleares do Projeto Manhattan, que redundariam na fabricação da primeira bomba atômica.
Em dezembro de 1939, Julius aderiu ao Partido Comunista americano e casou-se com Ethel Greenglass. Três anos mais velha que ele, militante resoluta também oriunda do Lower East Side, bairro de judeus pobres de Nova York, conhecera seu futuro marido numa festa do Sindicato Internacional dos Marinheiros em 1936.
Período de grande agitação no sindicalismo norte-americano e de crise econômica em decorrência da quebra da Bolsa de Valores de Nova York em 1929.
Entre os anos de 1943 e 1944, Julius deixou oficialmente o PC. Sempre conservando uma linha direta com a direção internacional do partido, ele passou para "o outro lado do espelho" para tornar-se chefe de uma rede de conexão e espionagem ligada ao NKVD - polícia secreta soviética precursora da KGB -, que estendia suas ramificações aos estados de Nova York e Ohio. Rosenberg recrutou vários agentes: seu cunhado David Greenglass, que acabava de ser nomeado soldado-mecânico, em julho de 1944, em Los Alamos, no Projeto Manhattan; um amigo pessoal, Morton Sobell; Alfred Sarant e Joel Barr, seus ex-colegas no curso de engenharia no City College of New York, membros do PC americano e um perito aeronáutico, William Perl..
