巴西当局最后不得不保证不将中方被捕人员送往台湾，但仍在5月21日宣布对他们进行“预防性逮捕”，并转移到陆军监狱。
这时，美国方面则通过巴西当局向中方提出以九名中方人员交换关押在中国的美国间谍，这一建议随即遭到中国的拒绝。中国外交部通过巴基斯坦外交部转告巴西当局：中国政府希望巴西政府以中巴友谊为重，立即无条件释放无辜被捕的中国人员，以免产生更严重的后果。
1964年10月12日，巴西军事法庭以九名中国人员在巴西进行所谓的“间谍和颠覆”活动为由，正式进行开庭审理。中国有关部门聘请当时已是72岁高龄的巴西律师协会主席索布拉尔?平托（Heráclito Fontoura Sobral Pinto）为中方被捕人员辩护。平托根据九名中国人提供的十多万字的说明事实真相的材料，写出了长达51页的辩护词，提出了182项无可辩驳的事实和论据，证明这九名中国人员是在巴西政府同意下合法进入并居留巴西的，他们在巴西从事的有关贸易、筹备展览和新闻报道的活动都是正当合法的，要求法庭立即将他们无罪释放。
另外，有包括国会议员和政府高级官员在内的17名巴西人士出庭作证，证明这九人无罪。前总统夸德罗斯还写了书面材料，证明九名中国人是在他担任总统时，由他批准到巴西从事新闻、贸易和筹备展览等业务活动的，并表示必要时他可以出庭作证。
前后经历了七次法庭斗争和较量，检察官拿不出任何站得住脚的证据。法庭最后不得不宣布“间谍”罪名不能成立，但仍以“颠覆”罪对九人各判十年徒刑。中国政府随即发表声明，对巴西当局非法无理的判决提出强烈抗议。
“九人案”是新中国成立后在拉美地区发生的最重要的涉外事件之一，这一事件还涉及到对美、对台外交斗争问题，十分复杂。为了解决这一事件，周恩来总理亲自挂帅，多方组织营救工作。先后召开大小会议400多次，发表各种声明和文章几百篇，以被捕九人家属的名义邀请了日本、阿根廷、印尼、巴基斯坦、英国、法国和比利时等七国著名律师组成律师团，敦促巴西当局释放九名被捕中国公民。
在各种压力之下，巴西政变当局最终以总统法令的方式宣布九名中国人员为“不受欢迎的人”，“驱逐”他们出境，并给十天上诉时间。九名中国人员在声明无罪、不承认任何判决的情况下，于1965年4月17日离开巴西回国。
1974年8月,在中巴建交谈判过程中，中方重申了在“九人案”事件中的原则立场。巴方表示，从政治上说此案是错误的，巴西政府将采取措施，撤销这一案件的司法诉讼。至此，时隔十年之后，震惊世界的“九人案”以巴西方面承认错误而告终。
