这样一来，朝廷更加重视石川伍一案，降旨责成李鸿章彻查此事。8月30日，李鸿章向总理衙门报告了石川伍一案的审理结果：“据(石川伍一)供向在松昌洋行贸易，改装多年。领事行后，租界不能住，因托向从服役之王大，代觅其戚书吏刘姓之屋暂住。立将该书吏刘棻斥革，押交王大归案。饬县再三研讯，均供无传播军情等事……”
对比石川伍一等人的供词和盛宣怀给美国领事馆的电文就能看出，李鸿章给朝廷的这份报告中，所叙述的案情与事实多有不符。石川伍一明明是在日本领事撤回之前突然剃发改装假扮成中国人的，怎么成了“改装多年”呢？石川伍一已经招认曾经向刘棻刺探过几次军情，但李鸿章却称“无传播军情等事”。李鸿章似乎想向朝廷隐瞒什么，把石川伍一案大事化小，小事化了。然而，朝廷并不相信李鸿章奏章中的说辞。9月1日，光绪皇帝给李鸿章的上谕写道：“著李鸿章督饬严刑审讯，如揪出探听军情等确据，即行正法。”随后又警告李鸿章，有言官已经奏报他隐匿不报的事，警告他不得宽纵奸细。对于李鸿章这样的重臣而言，这样的言辞已经非常不客气了，可见，光绪皇帝对李鸿章关于石川伍一案的处理相当不满。
事实上，石川伍一案揭露出来以后，京津两地关于北洋内部通敌的传言就甚嚣尘上。江南道监察御史张仲炘奏请密查北洋。张仲炘云：李鸿章的外甥张士珩做军械局总办以来，置买军械时经常与验收者沆瀣一气，偷梁换柱，以至于北洋军队使用的很多武器都不合格。石川伍一案中的主犯之一刘棻，又是张士珩的下属，难保李鸿章在处理石川伍一案时不会因为要保全张士珩而不深究案情。张仲炘建议把刘棻提交给刑部审理。
张仲炘的奏折戳到了李鸿章的痛处。眼看一味敷衍塞责反而会适得其反，李鸿章赶紧上书朝廷说，石川伍一已经供认自己在中国从事间谍活动的事实，也就是前文提到的那份供词。不过，在这份供词中，李鸿章把涉案人员的范围尽量缩小，控制在刘棻以下。
9月20日午时，刘棻依律绑赴市曹处决；石川伍一押赴教场，照公法用洋枪击毙。汪开甲永远监禁，曾给石川伍一和汪开甲牵线搭桥，并邀汪开甲刺探军情的戴士元被处决。于邦起等虽未串谋，但没有据实举报，判处监禁5年；石川伍一的跟班王大对于石川的间谍行为并不知情，取保释放。
拔起萝卜带出泥
甲午期间中国破获的第一起日谍大案看似尘埃落定，然而事情并没有这么简单。随着石川伍一等人伏法，案情反而变得更加扑朔迷离。
自案发之日起，坊间就流传着李鸿章为保全北洋高层官员，隐瞒真实案情的传闻。事实上，这一传闻并非空穴来风。上世纪80年代，著名清史专家戚其章先生参与编纂《中国近代史资料丛刊续编》的《中日战争》卷时，偶然在军机处档案中发现了一份礼部侍郎志锐的奏章。志锐的奏折写于石川伍一等人被正法的当天。他称李鸿章所报的石川伍一供词是“伪供”，并称“津中人士无不切齿”。也就是说，李鸿章隐瞒真实案情的事，在天津已经是个公开的秘密了。志锐通过他在天津的“线人”，得到了一份石川伍一的真实“供单”。
