W trakcie śledztwa (od października 1761 do lutego 1762) Calas często milczał, a czasami składał sprzeczne zeznania, mówiąc, że Marc-Antoine popełnił samobóstwo, lub że został zamordowany przez nieznanych sprawców. Cały czas podkreślał jednak swoją niewinność. Proces toczył się przed parlamentem w Tuluzie i zakończył się 9 marca 1762 skazaniem Jeana Calasa na śmierć. W skład sądu wchodzili radcy miejscy (7 z 8 głosowało za skazaniem) i stali członkowie parlamentu (11 z 13 z nich głosowało za skazaniem).
Wyrok opiewał na karę w mękach poprzez łamanie kołem. 10 marca 1762 wyrok wykonano, ciało spalono, a prochy rozrzucono na wietrze.
Dodatkowo, majątek rodziny Calas został skonfiskowany. Córki zostały oddane na wychowanie do zakonu wizytek. Wdowa Calas wraz z synami uciekła do Genewy.
Krytyka i uchylenie wyroku W Genewie, drugi syn Calasa, Donat, zaczął poszukiwać wsparcia dla sprawy ojca u słynnego filozofa Voltaire’a. Oburzony wyrokiem pisarz, uznał sprawę Calasa za przykład fanatyzmu religijnego i podjął działania na rzecz unieważnienia wyroku i wsparcia rodziny zmarłego. Zebrał grono wpływowych osobistości, które zaczęły nagłaśniać „aferę Calasa”.