由於案犯張文祥供詞閃爍，主審大員奏案含糊，此案一拖半年之久不能結案，於是各種傳聞蜂起，使此案更加撲朔迷離。魁玉擔綱初審，魁玉的奏折8月28日到京，同治帝覽後“實深駭異”。
兩江總督竟在督署重地被刺身亡，實在是對風雨飄搖的清王朝的一次衝擊。29日，清廷連發四道諭旨：“務將因何行刺緣由及有無主使之人審出，據實奏聞。”
清廷一開始就意識到此案的嚴重性，現在又懷疑非張文祥一人所為，因此連下諭旨，口氣越來越嚴厲。連審數日，並沒用刑。馬新貽親信、參與會審的孫衣言、袁保慶十分不滿，要求嚴刑訊究。張之萬不軟不硬地說：“案情重大，不便徒事刑求。倘未正典刑而瘐死，誰負其咎？”
老奸巨滑的張之萬很清楚，這個案子不管怎樣審，怎樣結，都是兩頭不落人。審不出主使人，馬家不願意，朝廷更不滿意。審出主使人，不是得罪的人更多嗎？於是他采取拖延戰術，慢慢地審，耐心等待調補兩江總督的曾國藩的到來。
12月12日，張之萬、魁玉奏道：“凶犯張文祥曾從發撚，複通海盜，因馬新貽前在浙撫任內，剿辦南田海盜，戮伊夥黨甚多。又因伊妻羅氏為吳炳燮誘逃，曾於馬新貽閱邊至寧波時，攔輿呈控，未準審理，該犯心懷憤恨。適在逃海盜龍啟沄等複指使張文祥為同夥報仇，即為自己泄恨，張文祥被激允許……本年七月二十六日，隨從混進督署，突出行凶，再三質訊，矢口不移其供，無另有主使各情，尚屬可信。”
張之萬、魁玉的奏結看來還算順理成章，但最後露出了破綻。人命關天的法律文書，行文時竟用“尚屬可信”四字，不知是何用心。
草草結案的複審
上諭除令曾國藩速回江寧外，再派刑部尚書鄭敦謹作為欽差大臣攜隨員赴江寧複審。不僅主審大員撤換，就連司員也全部更換，既顯示出朝廷處理此案的決心，也反映出對前審案人員的不滿和失望。
曾國藩接到任命之後磨磨蹭蹭，就是不起程，似乎對赴任兩江總督毫無興趣。其實他一直密切關注江寧的事態發展，非常關心那個背後主使審出來沒有。
1月2日曾國藩抵達江寧，14日接印視事。從清廷調他任兩江總督，到他正式上任，曆時3個多月。曾國藩很沉得住氣，一直到鄭敦謹抵江寧，這兩個多月的時間裏，從未主持過審理案件。隻在鄭敦謹來到的前一天，他才調閱案卷，記下有關案犯的名字。
這段時間裏他在幹什麼呢？一是接客聊天，二是看《閱微草堂筆記》。如果說這兩個多月有關刺馬案的活動，那就是他給馬新貽作了一副挽聯，前往吊唁了一番。
2月18日，鄭敦謹抵江寧，隔一天即正式審案。連訊14天，該犯一味狡賴，毫無確供。與鄭敦謹並坐正堂的曾國藩，一直默默聽著，很少發問，最後對鄭敦謹淡淡地說：“將來隻好仍照魁、張二公原奏之法奏結。”
此時鄭敦謹一切都明白了，難怪自己連審14天，終沒有結果，原來他們早已設計好了。他打定主意，審訊不用刑，堂威喊得震天響，那是做給別人看的。
孫衣言、袁保慶可是坐不下去了。孫衣言看著吃得白白胖胖的張文祥，對鄭敦謹說：“賊悍且狡，非酷刑不能得實。”鄭搬出魁、張的法寶堵孫的口，不過話說得更好聽一些。
3月19日，鄭、曾聯銜上奏，奏結比張之萬、魁玉原來的定擬敘述更加詳細，取供、采證、行文更加縝密，但基本內容不出前者。所不同的是：
第一，特別強調張文祥“聽受海盜指使並挾私怨行刺”，“實無另有主使及知情同謀之人”。
第二，對張文祥量刑更加殘酷，除了“按謀反大逆律問擬，擬以淩遲處死”外，又增加了一條“摘心致祭”。
當鄭敦謹、曾國藩擬好奏結，要孫衣言、袁保慶簽字畫押的時候，這二位拿出了殺手鐧，拒絕在奏結上“書諾”簽字。不過，鄭敦謹、曾國藩是何等人物，他們也有應對的辦法。他們在奏結中根本不提孫衣言、袁保慶參加會審一事，把朝廷蒙在鼓裏。在上奏的同時，把供詞抄錄分送軍機處、刑部存案。鄭、曾這一手很厲害，首先存案，造成既定事實。意思很明白，這是最後定案。鄭、曾在另外的夾片中使用的措詞仍然是：“該犯供詞，尚屬可信。”朝廷最終也不得不接受這一事實。
3月26日，諭旨下達，肯定了鄭、曾的奏結。4月4日，曾國藩奉旨監斬，將張文祥淩遲處死，並摘心致祭。