經過調查，佩魯賈其實打算將畫作賣給倫敦的畫商。他曾經列出收藏家名單，並在給家人的書信中寫道「我快要變成大富翁了」，這事也使得被稱為「佩魯賈主義」的義大利民族主義趨於平靜。經過法庭的訊問，終於得知佩魯賈偷走〈蒙娜麗莎〉的詳細過程。他當時要逃出羅浮宮時，由於出口上鎖無法開啟，但剛好有位經常進出羅浮宮的水管工人經過，他誤以為佩魯賈是施工人員，便替佩魯賈開鎖。〈蒙娜麗莎〉失竊的三個月後，由於佩魯賈曾經來到羅浮宮工作，警方將他列為嫌疑人之一，並到家中搜索，但當時沒有找到畫作。此外，佩魯賈具有前科，警方曾採集他雙手拇指的指紋，但當時只有將右手的指紋建檔，而犯案現場採證的是左手拇指的指紋，無法比對出佩魯賈的身分。如果當時警方能更加徹底地進行搜查，應該就能更快找出嫌犯。
對佩魯賈而言，值得慶幸的是他在義大利接受審判，而不是在法國。佩魯賈的辯護律師主張，佩魯賈偷走〈蒙娜麗莎〉是出自對於法國的報復心態，並非基於個人利益與慾望而犯下的罪行，陳述「應該沒有任何人會責備被告」，引起陪審團一片拍手叫好。最終，佩魯賈被判一年十五天的刑期，經過上訴後縮短為七個月，但他從被捕後到審判定讞，已經超過七個月的時間，因此直接獲釋。當佩魯賈走出法庭的出口時，許多「粉絲」與記者紛紛湧上，要跟他握手。
未釐清的謎題與疑雲
一九一四年一月四日，〈蒙娜麗莎〉平安無事回歸羅浮宮，也許是佩魯賈妥善保管，作品狀態良好，僅留下輕微痕跡。然而，有部分報導指出，佩魯賈歸還的〈蒙娜麗莎〉有可能是贗品，佩魯賈的證詞真實性也令人懷疑，他為何會持有畫作躲藏兩年呢？背後是否有主使者？至今依舊有許多未解的謎團。
根據之一，是來自英國詐騙份子傑克．迪恩的證詞，他在倫敦拜訪法國大使時，親口說出自己參與〈蒙娜麗莎〉贗品事件，而佩魯賈也是同夥。他跟佩魯賈一同犯下竊盜案，並偷偷將〈蒙娜麗莎〉真品換成贗品，因此佩魯賈帶到佛倫羅斯的〈蒙娜麗莎〉其實是贗品。
〈蒙娜麗莎〉贗品事件的來龍去脈是這樣的，背後主謀是名叫愛德華多．德．瓦爾菲爾諾（Eduardo de Valfierno）的阿根廷人，以及法國的贗品畫家伊夫．肖德龍（Yves Chaudron）。他們曾偽造名畫，將這些贗品賣給收藏家騙取大筆金錢，是詐騙集團份子。首先，瓦爾菲爾諾請肖德龍仿造〈蒙娜麗莎〉真品，畫出以假亂真的六件畫作，接著雇用佩魯賈去偷走〈蒙娜麗莎〉真品，隨著羅浮宮的〈蒙娜麗莎〉遭竊的新聞傳遍世界各地後，瓦爾菲爾諾便將贗品賣給美國的六位收藏家，讓他們以為自己買到的是〈蒙娜麗莎〉真品，透過賣出的贗品賺取數百萬美金的暴利。
