Друзья Карансы и доминиканцы добивались передачи дела в Рим, но Пий IV, занявший папский престол 25 декабря 1559 года, не хотел ссориться с испанской инквизицией и предложил королю самому назначить судей. Филипп с этим не торопился, и суд отложился на целый год. Наконец 13 марта 1561 года король поставил судьей Гаспара Суньигу, архиепископа Сантьяго, а тот, в свою очередь, назначил двумя другими судьями членов Супремы епископов Валтодано и Симанкасу, известных враждебным настроем против обвиняемого. Каранса заявил отвод и этим судьям, но Филипп велел более никаких отводов не принимать. К этому времени Каранса находился в заключении уже почти два года.

Начавшийся процесс протекал с чрезвычайной медленностью. Наконец прокурор представил обвинительный акт, заключавший в себе 31 пункт. Каранса попросил открыть ему доступ к документам по делу, но просьбу оставили без удовлетворения. Пункты обвинения были сформулированы на основании фраз, извлеченных из его книги и рукописей, которые нашли в доме при аресте. Ему вменялись в вину также выписки из еретических сочинений, сделанные им с целью их опровержения; в качестве обвинительного материала использованы были даже случайные записи, составленные Карансой в далекой юности, лет сорок назад. В прениях вокруг всего этого прошел целый год, пока 5 июня 1562 года прокурор не представил обвинительный акт заново — на этот раз в него были включены также ходившие о Карансе слухи. Каранса просил вызвать и допросить свидетелей, которые должны были опровергнуть доводы прокурора; в их числе были названы Филипп II и принцесса Хуана, но суд, обойдя молчанием царственных особ, в вызове свидетелей отказал — на том основании, что все они принадлежат к числу его друзей. Тогда Каранса обратился к Филиппу. Он писал, что вот уже три года, как томится в тюрьме, а процесс только начался и обещает затянуться до бесконечности. В отчаянии он молил короля ускорить движение дела или разрешить ему апеллировать к папе. Дошло ли до короля его письмо — неизвестно, но последствий оно в любом случае не имело.

К этому времени дело Карансы приобрело уже характер европейского скандала. Это ярко отразилось на настроении епископов, собравшихся на третий Тридентский собор; они видели в судилище над архиепископом оскорбление церкви. Это тревожило Филиппа, и в письмах от 30 октября и 15 декабря 1562 года он предписывал своему представителю на Тридентском соборе и послу Испании в Риме сделать все, чтобы собор воздержался от заявления по делу Карансы. С большим трудом им это удалось — и то благодаря вмешательству папы, который успокоил прелатов уверением, что не позволит далее затягивать процесс и проследит за тем, чтобы Карансе вынесли справедливый приговор. Не будучи в состоянии помочь своему плененному собрату, епископы по крайней мере позаботились о собственной безопасности, приняв постановление о подсудности церковных иерархов исключительно папскому суду. Мало того, они добились от Римской конгрегации, составлявшей индекс запрещенных книг, чтобы комментарии Карансы были признаны истинно католической книгой, достойной внимания всех благочестивых людей, а от папы дозволения ее печатать. Впрочем, папа под давлением Филиппа вскоре отозвал свое решение.

Вопреки обещанию папы, судебный процесс и в дальнейшем шел крайне медленно, поскольку прокурор формулировал все новые пункты обвинения; в конце концов их накопилось более четырехсот, и каждое служило поводом к очередной проволочке. Пий IV не раз назначал срок для передачи дела в Рим, но затем давал новые отсрочки. В декабре 1565 года он умер. Его преемник Пий V был человек совсем иного склада. Сразу после вступления на папский престол он предъявил Испании требование о выдаче Карансы и о присылке в Рим всех документов по его делу. Привыкший высокомерно обращаться с папами Филипп ответил, что Рим посягает на установившийся порядок вещей. Он рассчитывал, что Пий V, подобно его предшественнику, отступит, но папа, получив королевское послание, вызвал к себе испанского посла Суньигу и велел передать королю, что он рискует навлечь на себя гнев святого престола. Вслед за этим папа лишил судейских полномочий Вальдеса, Супрему и всех причастных к делу лиц и вновь потребовал отправить Карансу в Рим, грозя в ином случае отлучением от церкви всем, кто проявит неповиновение.

Обострение конфликта было явно не в интересах Филиппа. Натолкнувшись на твердость Пия V, он счел за лучшее подчиниться. Под конвоем военного отряда и в сопровождении ненавистного ему инквизитора Диего Гонсалеса Каранса был отправлен из Вальядолида в Рим, куда и прибыл 28 мая 1567 года. Здесь его заключили — до окончания скорого, как все полагали, судебного разбирательства — в замок Сант-Анджело. Никто тогда и подумать не мог, что ему суждено пробыть здесь девять лет.

Оказалось, однако, что и в Риме процесс Карансы может затянуться до бесконечности. Щепетильный Пий решил всесторонне расследовать дело, и этим ловко пользовались агенты инквизиции. На доставку документов, накопившихся в чудовищном количестве, ушло не менее года; в Рим они прибывали несколькими партиями, в страшном беспорядке, и потребовалось немало времени, чтобы их разобрать. В судебную комиссию включили семнадцать человек, в том числе четырех испанцев. Когда все подготовительные действия были закончены, комиссия еженедельно начала собираться под председательством папы, на личном присутствии которого особенно настаивали испанцы; но так как папу часто отвлекали от участия в комиссии другие обязанности, работа подвигалась черепашьим шагом.

Испанская тактика заминок имела успех. Пий V скончался, не успев опубликовать приговор. Есть основание предполагать, что он убедился в невиновности Карансы и склонялся к его оправданию. Незадолго до смерти папа разрешил продавать в Риме комментарии архиепископа, бывшие главным аргументом обвинения, а когда прокурор попросил их запретить, Пий заметил, что эта просьба может побудить его выступить с формальным одобрением сочинения Карансы.

Со вступлением на папский престол Григория ХIII, который ставил дружественные отношения с Филиппом во главу угла, дело приняло неблагоприятный для Карансы оборот. Вместо того чтобы дать ему ход с момента, на котором оно остановилось после смерти Пия, новый папа заявил, что желает лично ознакомиться со всеми материалами, и окончание процесса сразу отодвинулось на несколько лет. Инквизиция воспользовалась этим, чтобы пополнить обвинительный материал; в основном это были заключения теологов, которые продолжали буква за буквой изучать комментарии Карансы.

Лишь к концу 1575 года процесс подошел к развязке. Вряд ли Филипп II так уж хотел уничтожить лично Карансу, но он не мог — дабы не уронить авторитета королевской власти и инквизиции — допустить оправдательного приговора. Поэтому он обратился к папе с письмом, в котором настойчиво просил осудить Карансу; более того, король писал, что архиепископа следует сжечь. Папа, однако, понимал, что оснований для сурового приговора нет. Но, с другой стороны, оправдать Карансу и позволить ему возвратиться на кафедру в Толедо после стольких лет заключения значило бы вызвать смуту в церкви.

Приговор был произнесен 14 апреля 1576 года. В вину Карансе вменили еретические заблуждения, общим числом шестнадцать, от которых он должен был отречься. Он отрешался от должности на пятилетний срок, который мог быть продлен по усмотрению папы и святого престола. В течение этого срока он должен был пребывать в монастыре, откуда мог выезжать, лишь имея специальное разрешение папы и святого престола. Доходы от имущества Карансы, пока он пребывает в монастыре, обращались в пользу церкви; при этом на его содержание назначалась ежемесячная пенсия.