Военные действия против Катилины были поручены консулу Гаю Антонию и претору Квинту Метеллу Целеру. Прямые улики против заговорщиков были получены в ночь со 2 на 3 декабря, при аресте послов галльского племени аллоброгов; послы везли собственноручные письма заговорщиков к Катилине. Рано утром 3 декабря Цицерон арестовал заговорщиков Лентула Суру, Цетега, Габиния и Статилия. В храме Согласия был созван сенат, которому Цицерон доложил о событиях минувшей ночи; письма были предъявлены заговорщикам, которые признали их подлинность. Сенат заставил Публия Корнелия Лентула Суру сложить с себя звание претора. Цицерон был объявлен «отцом отечества», от его имени было назначено благодарственное молебствие богам. 3 декабря он произнес перед народом речь о получении им прямых улик о заговоре (третья речь против Катилины).
4 декабря сенат объявил заговорщиков врагами государства. 5 декабря сенат собрался в храме Согласия. Избранный консул Децим Юний Силан высказался за смертную казнь как для задержанных, так и для других заговорщиков, если они будут схвачены. Избранный претор Гай Цезарь высказался за пожизненное заключение и конфискацию имущества заговорщиков. Его предложение и колебания среди сенаторов заставили Цицерона выступить с речью (четвертая речь против Катилины); он высказался против предложения Цезаря и за смертную казнь. Речь Марка Катона склонила сенат к решению о немедленной казни пятерых заговорщиков, которая и была совершена вечером 5 декабря в подземелье Мамертинской тюрьмы. 5 января 62 г. под Писторией произошло сражение между войсками Гая Антония, которыми командовал его легат Марк Петрей, и отрядами Катилины, окончившееся истреблением последних вместе с их предводителем.
Цицерон ставил себе в большую заслугу раскрытие и подавление заговора Катилины — «спасение государства, достигнутое им трудами и ценой опасностей»; он описал свое консульство в двух поэмах: «О моем консульстве», 61 г., и «О моем времени», 54 г.
