Юлиус поступил на службу в инженерную лабораторию Корпуса связи армии США в Форт-Монмуте, штат Нью-Джерси, в 1940 году, где он работал инженером-инспектором до 1945 года. Он был уволен, когда контрразведка узнала про его членство в Американской компартии. Важные исследования в области электроники, связи, радиолокации и управления управляемыми ракетами были проведены в Форт-Монмуте во время Второй мировой войны.

Юлиус и Этель Розенберг после вынесения приговора. 5 апреля 1951 года

Согласно российской официальной версии Юлиус был завербован 1 мая 1942 года сотрудником советской внешней разведки Семеном Семеновым. Согласно западным источникам Юлиуса с Семеновым познакомил Шустер. После того, как Семенов был отозван в Москву в 1944 году, его обязанности по связи с Юлиусом взял на себя Феклисов.

Юлиус предоставил тысячи секретных документов добытых в компании «Emerson Radio & Phonograph» (в 1942 году 1/6 радиорынка США), включая полный бесконтактный взрыватель. Под руководством Феклисова Розенберг завербовал симпатизирующих ему людей, в том числе Джоэла Барра, Альфреда Саранта, Уильяма Перла и Мортона Собелла. Перл предоставил Феклисову, под руководством Розенберга, тысячи документов из Национального консультативного комитета по аэронавтике, включая полный набор конструкторских и производственных чертежей для P-80 Shooting Star компании Lockheed, первого американского реактивного истребителя, находящегося в эксплуатации. Феклисов узнал через Розенберга, что брат Этель Дэвид Грингласс работал над сверхсекретным Манхэттенским проектом в Лос-Аламосской национальной лаборатории; он поручил Юлиусу завербовать Грингласса.

В феврале 1944 года Юлиусу удалось завербовать второго источника информации о Манхэттенском проекте — инженера Рассела Макнатта, который работал над проектами установок в Национальной лаборатории Ок-Риджа. За этот успех Розенберг получил бонус в размере 100 долларов. Работа Макнатта обеспечивала доступ к секретам процессов производства оружейного урана.

4 февраля 1950 года в Великобритании был арестован Клаус Фукс, который опознал своего курьера как американца Гарри Голда, который был арестован 23 мая 1950 года.

15 июня 1950 года ФБР арестовало Дэвида Грингласса по обвинению в шпионаже, который вскоре признался в том, что передавал секретную информацию СССР через Голда. Он также утверждал, что муж его сестры Этель — Юлиус Розенберг убедил жену Дэвида Грингласса — Рут завербовать его, когда навещал его в Альбукерке, штат Нью-Мексико, в 1944 году. Он сказал, что Юлиус передавал секреты советской разведки.

17 июля 1950 года Юлиус Розенберг был арестован по подозрению в шпионаже на основании признания Дэвида Грингласса. 11 августа 1950 года Этель Розенберг была арестована после дачи показаний перед Большим жюри.

Советский агент Мортон Собелл, бежал со своей семьей в Мехико после ареста Грингласса. Однако мексиканская полиция 16 августа 1950 года задержала их и на следующий день экстрадировала в США.

В ходе судебного процесса над Дэвидом и Рут Грингласс обвиняемых заставили изменить свои первоначальные показания. В ходе первого судебного заседания Дэвид сказал, что передал собранные им атомные секреты Юлиусу на углу нью-йоркской улицы. После второго заседания он утверждал, что передал эту информацию Юлиусу в гостиной нью-йоркской квартиры Розенбергов. Этель, по просьбе Юлиуса, взяла его заметки и «напечатала их на машинке». Рут Грингласс расширила версию своего мужа.

Затем Юлиус отнес информацию в ванную и прочитал ее, а когда вышел, позвонил Этель и сказал ей, что она должна немедленно напечатать эту информацию… Затем Этель села за пишущую машинку, которую она поставила на столик для игры в бридж в гостиной, и принялась печатать информацию, которую Дэвид передал Юлиусу.

В результате этих новых показаний все обвинения против Рут Грингласс были сняты.

11 августа 1950 года Этель Розенберг дала показания перед Большим жюри. На все вопросы она настаивала на своем праве не отвечать, как это предусмотрено Пятой поправкой к Конституции США, запрещающей самообвинение. Агенты ФБР взяли ее под стражу, когда она выходила из здания суда. Ее адвокат попросил комиссара США условно-досрочно освободить ее из-под его стражи в выходные, чтобы она могла позаботиться о своих двух маленьких детях. Запрос был отклонен. На Юлиуса и Этель оказали давление, чтобы они изобличили других участников шпионской сети. Ни один из них не предоставил никакой дополнительной информации. 17 августа Большое жюри вернуло обвинительный акт, в котором утверждалось об 11 открытых действиях. Обвинения были предъявлены Юлиусу и Этель Розенбергам, а также Дэвиду Гринглассу и Анатолию Яковлеву (сотрудник советской разведки Анатолий Яцков).

Судебный процесс над Розенбергами и Собеллом по обвинению в шпионаже начался 6 марта 1951 года в окружном суде США по Южному округу Нью-Йорка. Судья Ирвинг Кауфман председательствовал на судебном процессе. Помощник прокурора США Ирвинг Сайпол возглавлял обвинение. Адвокат по уголовным делам Эммануэль Блох представлял Розенбергов. Главный свидетель обвинения, Дэвид Грингласс, сказал, что он передал Юлиусу Розенбергу эскиз поперечного сечения атомной бомбы имплозионного типа. Это была бомба «Толстяк», сброшенная на Нагасаки, Япония, в отличие от бомбы с пусковым устройством "пушечного метода", использовавшейся в бомбе "Маленький мальчик", сброшенной на Хиросиму.

29 марта 1951 года Розенберги были осуждены за шпионаж. Они были приговорены к смертной казни 5 апреля в соответствии с разделом 2 Закона о шпионаже 1917 года, который предусматривает, что любой, осужденный за передачу или попытку передачи иностранному правительству «информации, касающейся национальной обороны», может быть заключен в тюрьму пожизненно или приговорен к смертной казни.

Прокурор Рой Кон позже утверждал, что его влияние привело к тому, что Кауфман и Сайпол были назначены по делу Розенберга, и что Кауфман вынес смертный приговор на основании личной рекомендации Кона. Позже Кон продолжил работать на сенатора Джозефа Маккарти, назначенного главным советником подкомитета по расследованиям во время пребывания Маккарти на посту председателя Сенатского комитета по правительственным операциям.

Назначая смертную казнь, Кауфман отметил, что считает Розенбергов ответственными не только за шпионаж, но и за гибель американцев во время Корейской войны:

«Я полагаю, что ваше поведение, когда вы передали в руки русских атомную бомбу за годы до того, как наши лучшие ученые предсказали, что Россия усовершенствует бомбу, уже вызвало, на мой взгляд, коммунистическую агрессию в Корее, в результате которой число жертв превысило 50 000, и кто знает, но еще миллионы невинных людей могут заплатить за это. цена твоей измены. Действительно, своим предательством вы, несомненно, изменили ход истории в ущерб нашей стране».

Правительство США предложило сохранить жизни как Юлиусу, так и Этель, если Юлиус назовет имена других советских агентов и они признают свою вину. Розенберги сделали публичное заявление: "Прося нас опровергнуть правду о нашей невиновности, правительство признает свои собственные сомнения относительно нашей вины… нас не