刘安心想只杀死国相一人而内史、中尉不肯前来，没有什么益处，就罢手放走了国相，他再三犹豫，定不下行动的计策。刘迁想到自己所犯的是阴谋刺杀朝廷中尉的罪，而参与密谋的人已死，便以为活口都堵住断绝，就对父王说：“群臣中可依靠的先前都拘捕了，现今已没有可以倚重举事的人。您在时机不成熟时发兵，恐怕不会成功，臣甘愿前往廷尉处受捕。”刘安心中也暗想罢手，就答应了刘迁的请求。于是，刘迁刎颈自杀，却未能丧命，伍被独自往见执法官吏，告发了自己参与淮南王谋反的事情，将谋反的详情全盘供了出来。
法吏因而逮捕了太子、王后，包围了王宫，将国中参与谋反的刘安的宾客全部搜查抓捕起来，还搜出了谋反的器具，然后书奏向上呈报。汉武帝将此案交给公卿大臣审理，案中牵连出与刘安一同谋反的列侯、二千石、地方豪强有几千人，一律按罪刑轻重处以死刑。衡山王刘赐是刘安的弟弟，被判同罪应予收捕，负责办案的官员请求逮捕刘赐。
汉武帝说：“侯王各以自己的封国为立身之本，不应彼此牵连，你们与诸侯王、列侯一道去跟丞相会集商议吧。”赵王彭祖、列侯曹襄等四十三人商议后，都说：“淮南王刘安极其大逆无道，谋反之罪明白无疑，应当诛杀不赦。”胶西王刘端发表意见说：“淮南王刘安无视王法肆行邪恶之事，心怀欺诈，扰乱天下，迷惑百姓，背叛祖宗，妄生邪说。《春秋》曾说‘臣子不可率众作乱，率众作乱就应诛杀’。刘安的罪行比率众作乱更严重，其谋反态势已成定局。臣所见他伪造的文书、符节、印墨、地图以及其他大逆无道的事实都有明白的证据，其罪极其大逆无道，理应依法处死。至于淮南国中官秩二百石以上和比二百石少的官吏，宗室的宠幸之臣中未触犯法律的人，他们不能尽责匡正阻止淮南王的谋反，也都应当免官削夺爵位贬为士兵，今后不许再当官为吏。那些并非官吏的其他罪犯，可用二斤八两黄