由于国人松懈，清政府当时对于刺探军情之类的间谍活动并不怎么重视。直到8月13日，石川伍一一案才引起清政府的重视，光绪震惊之余，下旨严办，并搜寻各处日谍。
当时美国公使曾努力想要搭救石川伍一等日本间谍，李鸿章在提交给总理衙门的结案报告中说：“人证确凿，即提石川伍一，与已革书吏刘芬质讯，无可狡辩，始均供认：前驻津之倭海军武员井上敏夫等曾嘱石川伍一转托刘芬，私抄中国海军炮兵数清单，给过谢礼。宣战后，倭员回国，留探军情，改装华服，以七月初四(8月4日)潜行起来”。
9月20日，石川伍一和刘芬在天津被处决，石川伍一按欧美惯例以洋枪队执行枪毙，石川伍一也成为中国第一个享受枪毙待遇的人，而刘芬则处以斩首。一时观者如潮，轰动全国，各报都争相报道，《字林沪报》说，“但闻一片声叫好不绝”。
石川伍一这个日本间谍终于走到了尽头。