En México, mientras tanto, se procedía ya en contra suya. A la causa jurisdiccional en proceso, se agregó la denuncia hecha al Santo Oficio por un "religioso que trujo de la Huasteca". Disgustado porque no le dio la administración de los sacramentos en la ciudad de León, acusó a Carvajal de haber encubierto a Isabel Rodríguez de Andrada, su sobrina, quien dijo a Luis cuando éste terminaba de leer un salmo: Gloria Patria, et Filio... , No diga eso que el hijo no ha venido".
Ordenada su aprehensión, ésta fue ejecutada por Alonso López, enviado con gente hasta Almadén. Al ser conducido a México dejó como su teniente a Gaspar Castaño de Sosa quien poco después despobló y, con todos los suyos, se fue a Nuevo México. Denunciado, fue desterrado a China. Revocada la sentencia llegó el fallo a México junto con la noticia de la muerte de Castaño, acaecida en un ataque de los chinos a las islas del Maluco. De su viaje a Nuevo México dejó escrito un diario cuyo original se conserva en la Biblioteca Pública de Nueva York, fechado en 1591.
Por cuanto a Luis de Carvajal, se "rastreo su genealogía" y fue entregado a la Inquisición. Seguida su causa simultánea a la de su hermana, sobrinos y otros parientes, éstos coincidieron en sus declaraciones en que era un cristiano íntegro. Con todo, fue declarado "fautor y encubridor", y sólo por sospecha, condenado a abjurar de vehementi. El 24 de febrero de 1590, en un auto público celebrado en el interior de la catedral de México, leyó la abjuración con lo cual le fue levantada la excomunión mayor a que también había sido condenado... Se le sentenció también a "destierro de las Indias de Su Majestad por tiempo y espacio de seis años precisos". Dos días después fue devuelto a la cárcel de la corte. La sentencia de destierro no fue cumplida. Carvajal, en la prisión, murió "de pesadumbre", dice el cronista.
