Дом Вильянуэвы непосредственно примыкал к монастырю; нашлись свидетели, которые утверждали, что ночами его видели в обители. Иные даже показывали, что он садился рядом с Терезой, клал голову ей на колени и задавал вопросы, касающиеся предсказаний демонов и особенно тех из них, которые пророчили ему возвышение в церковной иерархии.
Этих данных было достаточно, чтобы признать Вильянуэву по меньшей мере покровителем ереси. Но инквизиция не дала делу дальнейшего хода, поскольку не решилась преследовать столь влиятельного человека. Вильянуэва, однако, понимал, что собранными против него показаниями в один прекрасный день могут воспользоваться, и 7 января 1630 года явился с покаянием к Антонио де Сотомайору, который был тогда королевским духовником и членом Супремы. Он говорил о своей излишней доверчивости и всячески старался выставить себя жертвой обмана. Делу был дан ход, но после целого ряда совещаний Супрема большинством голосов решила не возбуждать против Вильянуэвы судебного преследования и выдала ему соответствующее постановление, которое он воспринял как охранную грамоту. Больше того: были выпущены на свободу осужденные монахини.
Вильянуэва продолжил пользоваться благоволением короля. Но в 1643 году в отставку ушел его покровитель Оливарес, и это открыло простор для дворцовых интриг против Вильянуэвы. Трудно сказать, кто, собственно, хотел его гибели. Возможно, что здесь сыграло роль желание врагов Оливареса завладеть его бумагами, в которых они надеялись найти материал, способный еще более скомпрометировать бывшего первого министра.
Великий инквизитор Сотомайор в это время уже покидал свой пост и передавал дела Диего де Арсе-и-Рейносо. 20 июня 1643 года Арсе-и-Рейносо получил письмо Филиппа IV, в котором говорилось, что истина о происшедшем в монастыре Сан-Пласидо так и не раскрыта, и, значит, необходимо новое расследование. Тут же были произведены аресты — вновь за решеткой оказались монахини, а также все другие лица, причастные к этому делу, — духовные и светские.
Письмо это, очевидно, было написано самим Арсе-и-Рейносо и лишь подписано королем, которому досталась роль орудия в руках интриганов. Вся эта кампания служила ширмой для атаки на Вильянуэву; это видно хотя бы из того, что в итоге пострадал он один. Следствие окружили непроницаемой тайной, и о нем ничего не было известно ни королю, ни намеченной жертве. Перечисление страшных преступлений Вильянуэвы едва уместили в 21 пункте. Ему вменялось в вину не только общение с демонами Сан-Пласидо, но и занятие астрологией. 31 августа его наконец арестовали и увезли в Толедо, где изолировали от внешнего мира. Извещенный об аресте Филипп искренне изумился, но конфликтовать с Супремой не стал, выразив лишь надежду, что все будет сделано по справедливости, во славу Божию и святой католической веры.
Арест Вильянуэвы взволновал многих в Испании. Государственный совет стал просить за него короля, но тот решил не вмешиваться. Судебному процессу дан был обычный ход. Защищаясь, Вильянуэва ссылался на то, что однажды его уже оправдали, но эти доводы не приняли во внимание. Он провел в тюрьме два ужасных года, прежде чем судейская коллегия решила его судьбу. Нельзя сказать, что суд был особенно суров: Вильянуэву приговорили к «легкому отречению», запретили ему три года бывать в Толедо, Мадриде и их окрестностях, а также вступать в любое общение с монахинями из монастыря Сан-Пласидо. Тем не менее и этому наказанию он отказывался подчиниться, продолжая настаивать на своей невиновности, и только угроза отлучения от церкви заставила его принять приговор.
Надо помнить, что приговор инквизиции накладывал клеймо вечного бесчестия на родственников осужденного и его потомков. Поэтому понятна резкая реакция брата и сестры Вильянуэвы — Августина и Анны. Августин стал забрасывать короля многочисленными ходатайствами, но Филипп переадресовывал их Арсе-и-Рейносо, а тот, разумеется, делал все, чтобы ничего не изменилось. Тогда, утратив всякую надежду добиться справедливости в Мадриде, Августин обратился к Риму, и его посланец, снабженный денежными средствами, которые открыли ему многие двери, сумел получить от папы Иннокентия X письмо с требованием пересмотреть дело. Арсе-и-Рейносо, однако, отказался не только рассматривать, но даже принимать папское послание, а Филипп, находившийся под его влиянием, готов был слепо ринуться в борьбу с Римом и в азарте объявил, что письмо папы было добыто обманным путем.