Un escándalo marcó su vida. Tassi la violó en 1612. Al principio, él prometió salvar su reputación casándose con ella, pero más tarde renegó de su promesa, pues ya estaba casado, y Orazio lo denunció ante el tribunal papal. La instrucción, que duró siete meses, permitió descubrir que Tassi había planeado asesinar a su esposa, cometió incesto con su cuñada y había querido robar ciertas pinturas de Orazio Gentileschi. Del proceso que siguió se conserva documentación exhaustiva, que impresiona por la crudeza del relato de Artemisia y por los métodos inquisitoriales del tribunal. Artemisia fue sometida a un humillante examen ginecológico y torturada usando un instrumento que apretaba progresivamente cuerdas en torno a los dedos — una tortura particularmente cruel para un pintor-. De esta manera se pretendía verificar la veracidad de sus acusaciones, pues se creía que si una persona dice lo mismo bajo tortura que sin ella, la historia debe ser cierta. Tassi fue condenado a un año de prisión y al exilio de losEstados Pontificios. Las actas del proceso han influido grandemente en la lectura en clave feminista, dada en la segunda mitad del siglo XX, a la figura de Artemisia Gentileschi.

Este es el testimonio de Artemisia en el proceso, según los documentos de la época:

Cerró la habitación con llave y una vez cerrada me lanzó sobre un lado de la cama dándome con una mano en el pecho, me metió una rodilla entre los muslos para que no pudiera cerrarlos, y alzándome las ropas, que le costó mucho hacerlo, me metió una mano con un pañuelo en la garganta y boca para que no pudiera gritar y habiendo hecho esto metió las dos rodillas entre mis piernas y apuntando con su miembro a mi naturaleza comenzó a empujar y lo metió dentro. Y le arañé la cara y le tiré de los pelos y antes de que pusiera dentro de mi el miembro, se lo agarré y le arranqué un trozo de carne

Eva Menzio (editora), Artemisia Gentileschi, Lettere precedute da Atti di un processo di stupro, Milán, 2004