Джованни Мочениго пригласил Бруно в Венецию учить его искусству памяти. Учение шло плохо, и в мае 1592 года хозяин запер гостя на чердаке и написал донос инквизиции.
В Венеции Бруно защищался успешно. Он объяснял спорные места как философские предположения и в конце заседаний встал на колени и просил прощения.
Рим потребовал выдачи. В феврале 1593 года его перевезли и посадили в тюрьму при дворце Святой канцелярии.
Там он провёл семь лет.
Материалы римского процесса пропали при перевозке архивов в Париж при Наполеоне. Краткое изложение дела нашёл в 1940 году в ватиканском архиве префект Анджело Меркати и напечатал.
Из перечисленных там пунктов ни один не касается устройства Солнечной системы. Речь идёт о Троице, о божественности Христа, о переселении душ, о множественности миров как богословском утверждении, о магии.
В 1599 году ему дали сорок дней на отречение. Он сначала согласился отречься, потом отказался и заявил, что отрекаться ему не от чего.
20 января 1600 года его объявили нераскаявшимся еретиком.
Казнь состоялась 17 февраля на Кампо деи Фьори. Единственное свидетельство очевидца — письмо немецкого учёного Гаспара Шоппе, писавшего с враждебных позиций. Он сообщает, что осуждённому зажали язык и что поднесённое распятие тот отвернул в сторону.
Памятник на месте казни поставили в 1889 году на деньги, собранные по подписке. Лев XIII в день открытия постился в знак протеста и обсуждал возможность покинуть Рим.