На 27 май 1985 г. започва процесът срещу Сергей Антонов. На 29 март 1986 г. Римският наказателен съд, под председателството на Северино Сантиапики, издава оправдателна присъда "поради недостиг на доказателства" срещу българските граждани Сергей Антонов, Тодор Айвазов и Жельо Василев. Същия ден БТА е упълномощена да декларира задоволството на българската общественост от решението. "Присъдата е признание, че българите нямат нищо общо с атентата срещу папа Йоан Павел Втори", се казва в декларацията.
През 1981 г. е заместник-директор на бюрото на БГА "Балкан" в Рим, когато на 13 май с.г. е извършен атентат срещу главата на Римокатолическата църква папа Йоан Павел Втори.
Антонов е арестуван на 25 ноември 1982 г. в Рим по обвинение за съучастие в атентата. Той е набеден от турския терорист Мехмед Али Агджа, член на турската терористична организация "Сивите вълци", който е заловен на местопрестъплението и по-късно осъден на доживотен затвор за това, че стреля в папата на площад "Св. Петър".
На 27 ноември 1982 г. БТА разпространява официално съобщение, в което определя ареста на Антонов като "напълно незаконен, произволен, абсолютно с нищо неоправдан".
На 1 декември 1982 г. е издадена заповед от съдия-следователя Иларио Мартела за арестуването на още двама български граждани - Тодор Айвазов (завеждащ финансовата служба на посолството на България в Рим) и Жельо Василев (бивш секретар на военния аташе).
В края на декември 1983 г. по лекарско настояване Сергей Антонов е изведен от затвора и поставен под домашен арест, тъй като италиански лекари констатират влошеното му психическо състояние и препоръчват по-лека мярка. Не след дълго по искане на прокурора Антонио Албано, Антонов отново е върнат в затвора.
На 28 март 1984 г. в писмо до папа Йоан Павел Втори българският патриарх Максим отбелязва, че невинността на Сергей Антонов е безспорна не само за българския народ, но и за всички непредубедени хора. От името на Светия синод на Българската православна църква патриарх Максим моли папата "да изяви дълбоката си убеденост в невинността на Антонов".
На 30 април 1984 г. в отговора си до българския патриарх папа Йоан Павел Втори информира, че на направените от Светия престол постъпки, италианското правителство предприема действия за ускоряване на процедурата, засягаща Сергей Антонов.
На 1 април 1986 г. Антонов се завръща в България.
На 5 април 1991 г. българският посланик Огнян Пишев оповестява официално в САЩ решението на българското правителство да даде на международна независима комисия неограничен достъп до архивите в България, свързани с атентата срещу папата.
На 24 май 2002 г., по време на своето официално посещение в България, при срещата си с президента Георги Първанов папа Йоан Павел Втори заявява, че никога не е вярвал в т.нар. "българска следа" в опита за покушение срещу него през 1981 г.