Acusada de judaizar (a los sospechosos de continuar con sus prácticas religiosas se les denominaba marranos), desde 1590 fue sometida, como toda su familia, a proceso inquisitorial, terminando la mayor parte de ellos ejecutados en un auto de fe.
Otro hijo, Gaspar, posiblemente monje y cristiano muy piadoso, había llegado a América poco antes, instalándose en el convento de Santo Domingo de la capital del Virreinato de la Nueva España.
La confesión de Isabel, obtenida bajo tortura,[1] implicó a toda la familia Carvajal.
Francisca de Carvajal, quien fue torturada en el potro de cordeles hasta obtener su confesión,[1] y varios de sus hijos (Luis el Mozo y cuatro de sus hermanas -Isabel, Catalina, Leonor y Mariana-) fueron condenados a prisión perpetua; Baltasar, que había escapado, y Francisco Rodríguez, marido de Francisca y padre de todos ellos, que había muerto previamente, fueron quemados en efigie.
[2] Durante su prisión intentaron comunicarse con otros marranos, a los que escribieron mensajes de fortaleza en la fe judía.