馬新貽被刺後，金陵城中的大小官員處於極度的恐慌和茫然的憤怒中，這並非他們對馬新貽感情深厚，而是憂懼朝廷怪罪，陷於了神經質的苦惱。
與審訊官員驚慌失措形成鮮明對照的是，刺客張文祥相當沉著鎮定。正因為他的態度太過泰然自若，一時間令人懷疑他的來歷。張文祥被當場逮捕後，先被押到江寧府衙門等候審問。江寧將軍魁玉看過馬新貽的傷勢後，隨即開始審問張文祥。張文祥雖然一副桀驁不馴的態度，但開頭也很爽快地回答了魁玉的問題，供稱自己是河南人，對刺殺馬新貽的行為也供認不諱，但對自己的行刺動機卻閃爍其詞，堅不吐實。魁玉便下令將張文祥帶往上元縣（江寧府分上元、江寧兩縣，同城分治）嚴刑訊究。
先後審訊張文祥的，有上元知縣張開祁、江寧知縣蕭某某、臬司梅啟照、理藩司孫衣言等人。據說張文祥供詞出來後，參審官員面面相覷，錄供者停筆不敢記錄。魁玉將初審結果急報朝廷，告知張文祥「直認行刺不諱，而訊其行刺之由，尚屬支離狡詐」。之後的一個多月，魁玉每次奏報都不離「一味閃爍」、「語言顛倒」、「反覆屢變」等詞。那麼，張文祥「閃爍」的是什麼？「顛倒」的是什麼？「屢變」的又是什麼呢？魁玉對此沒有奏報。而事實則是，有人用酷刑逼張文祥更改口供，而張文祥不肯答應，這才是口供「支離」的真實情況。
這樣的結果，當然不能令朝廷滿意，王公大臣也紛紛議奏。給事中王書瑞上奏說：「督臣遇害，疆臣人人自危，其中有牽掣窒疑之處，應派親信大臣徹底根究，勿使稍有隱飾。」慈禧太后深以為然，於是立即以五百里加急的上諭發出，命漕運總督張之萬赴江寧會審。此諭剛發，接著又發出密旨，再三叮囑說：「此事案情重大，斷不準存化大為小之心，希圖草率了事。」
漕運是中國歷史上一項重要的經濟制度，為歷代封建王朝所採用。它的核心是利用水道（河道和海道）來調運糧食，稱漕糧，一般是運往京師，供宮廷消費、百官俸祿、軍餉支付和民食調劑。清朝在八大總督之外，專設漕運總督和河道總督，漕運總督管漕糧運輸，河道總督管河道和運河工程，一般由一品大員擔任。張之萬是張之洞（後擔任過兩江總督）堂兄，剛好與馬新貽同科，均為道光二十七年進士，而張之萬還是這一榜的狀元。有意思的是，他有個不雅的外號，叫做「磕頭狀元」，因為他每天臨睡前都要下跪、磕頭一百次。據張之萬自己的說法，這樣可以活動腰腿、運行氣血，達到健康長壽的目的，集求神保佑和鍛煉身體於一身。此人才幹平庸，卻是官場老手，深通黃老之道，遇事從不出頭，議政從不發言，喜怒不形於色，是典型的「不倒翁」，在朝中還有個外號，叫做「伴食」。
馬新貽的案子落到張之萬頭上後，他只憂不喜，大為恐慌。很簡單，這案子如果只是普通的仇殺案，輪不到他張之萬頭上；如果是政治謀殺案，那牽連可就大了，主謀勢必非同小可，敢殺兩江總督，又為何不敢殺他這個漕運總督呢？
張之萬越想越是膽戰心驚，有心推託不去，無奈上諭剛接，密旨又到，聖命實在難違。跟曾國藩一樣，張之萬也是個老江湖，最初採取了一個「拖」字——拖著不去江寧，也許拖著拖著，刺客突然供出了主謀，案情真相大白，就無須他再跑這一趟了。不料江寧將軍魁玉恨不得越早把這個亂攤子交出去越好，不斷行文到清江浦（即淮陰，又稱清河，為大運河樞紐，當時最繁榮的通商大埠之一，與揚州、蘇州、杭州並稱四大名城，今江蘇淮安），催張之萬快去江寧主持審案大局。
清朝著名大臣吳棠即由清江浦開始發跡。道光末年，安徽徽寧池廣太道道員惠徵因敗於太平軍，被革職留任，不久即病故，遺留下妻子和四個子女，其中長女名葉赫那拉蘭兒，也就是後來大名鼎鼎的慈禧太后。惠徵死後，慈禧一行失去依靠，不得不盤靈回京。孤兒寡母，一路情景凄涼不堪。路過清江浦時，清河縣令吳棠派僕人送奠儀，僕人誤送到慈禧船上。慈禧十分感激，發誓將來必有回報。後來慈禧以秀女身份入宮得幸，並生下咸豐皇帝唯一的兒子（即後來的同治皇帝），更受寵愛。到咸豐十年，慈禧母因子貴，實際地位已經超越皇后，還時常代病中的丈夫咸豐皇帝批閱奏章。也就是在這一年，吳棠得補淮徐道。次年，慈禧垂簾聽政後，立即升吳棠為江寧藩司（布政使），並署理（代理）漕運總督，從普通道員到署理總督，簡直是一步登天。之後的吳棠更加顯赫無比，歷任江蘇巡撫、閩浙總督、四川總督。他從一個小小的清江縣令，因意外做到了封疆大吏，其經歷不可謂不傳奇。眼見拖得實在不能再拖了，張之萬才勉強從淮安（今江蘇淮安）起程，自清江浦沿運河南下，趕赴江寧。他是漕運總督，當然知道橫行運河的漕幫的底細。湘軍在兩江的影響巨大，不少遣散後的湘軍都加入了哥老會和漕幫。明眼人都認為馬新貽一案與湘軍有關，難保漕幫不會牽涉在其中。張之萬識得漕幫厲害，調了大批漕標精銳來保護自己。數十號官船，在運河中連番南下。他自己則一直躲在艙里不露面，十分謹慎小心。
這一天到了瓜洲，張之萬突然要下船走走，不料趕上內急，情急之下，下令漕標參將帶領兩百親兵團團將茅廁圍住，以確保上廁所時不會遇上刺客。當時正是深秋收穫季節，當地有不少百姓正在收割稻子，突然看到官兵刀劍出鞘，如臨大敵，以為發生了什麼大事，趕去一打聽，才知道是漕運總督在上茅廁。
此事一時傳為笑柄。連漕運總督都如驚弓之鳥，可見當時的局勢如何之險惡。張之萬人還未到，茅廁笑話先傳到了江寧。以致江寧將軍魁玉一見到張之萬，便打趣說：「天下總督，漕帥最闊，拉場野矢都得派兩百小隊守衛。」
張之萬到達江寧後，傳見參與會審的司道府縣各員，了解到之前的全部審訊情況後，這才開始提審張文祥。此時，張文祥的女兒張寶珍、兒子張長福、同居之舅嫂羅王氏均被捕獲到江寧。而之前負責馬新貽安全警衛的中軍副將喻吉三和武巡捕葉化龍等人也都被逮捕，追究防護失職之責。逮捕了不少人，但審問主犯張文祥卻沒有取得任何進展。
參與會審的孫衣言、袁保慶（袁世凱嗣父）均是馬新貽一手提拔的親信，對此案情遲遲不明很是著急。尤其是袁保慶，馬新貽曾任命他為營務處總管，專門負責對付為非作歹的湘軍散兵游勇。袁保慶以剽悍著稱，手段嚴厲，抓到這些人往往就地正法，是以湘軍不少人恨其入骨。馬新貽一死，袁保慶懷疑跟湘軍有關，心中更加內疚，總覺得自己對馬新貽的死負有一定責任，所以在審張文祥一事上格外賣力，大有不揪出幕後黑手決不罷休之勢。孫衣言也是如此。二人見張之萬審案慢慢吞吞，很不上心，又不準對張文祥用刑，十分不滿。
孫、袁二人卻不知道，張之萬曆經宦海生涯，老奸巨猾，考慮得遠較他們更為周全。現在巴不得張文祥死的大有人在，因為張文祥一死，便是死無對證，一旦用刑，難保不會有人趁機從中做手腳，倘若張文祥「刑傷過重，瘐死獄中」，那可就是他主審官的責任。一向明哲保身的張之萬可不敢冒這個險。對他而言，不求真相，但求不送命、不丟官，就是老天爺保佑，不枉他每天虔誠地下跪磕頭一百次了。
張之萬深知此案極為棘手，審不出結果，朝廷不滿意，他前程難保；審出結果，他可能自己都沒命再回淮安。思來想去，最好的方法就是把這個燙手的山芋丟給新任的兩江總督曾國藩。因此，他採取了一個「拖」字，曾國藩也在刻意拖延，他就更拖，非要拖到曾國藩來不可。
正因為張之萬拖延得太久，早已經等得不耐煩的朝廷終於震怒了，連下三道諭旨，嚴加訓斥張之萬、魁玉二人。朝中大臣也紛紛上書彈劾抨擊張之萬，結果他和魁玉成了眾矢之的。
為了平息眾怒，張之萬和魁玉精心謀劃後，終於擬出了一份新的報告，其中詳細說明了張文祥與馬新貽的「恩怨」：「張文祥，河南河陽人，以做小生意為生。道光二十九年（1849），張文祥販賣氈帽到寧波，結識了河南同鄉羅法善，娶其女羅氏為妻，開小押店（重利盤剝的典當行）為生。咸豐十一年（1861），張文祥加入太平軍，任侍王李世賢（忠王李秀成弟）的裨將。太平軍敗亡後，張文祥曾向清軍投降，因無人作保，未被清軍收納。張文祥再回寧波，並暗中與海盜有勾結。馬新貽任浙江巡撫後，捕殺了不少海盜，其中很多是張文祥的朋友，張文祥因此懷恨上了馬新貽。後張文祥妻羅氏與吳炳燮通姦，兩人一齊逃走。張文祥聞訊追趕，追到了羅氏，但羅氏卷帶的財物卻被姦夫吳炳燮帶走。馬新貽率兵至寧波時，張文祥攔轎告狀，要求追捕吳炳燮。馬新貽認為這是小事，未准審理。不久後，羅氏再次逃走，被張文祥追回後，被逼迫吞煙土自盡。後張文祥的小押店也被馬新貽勒令關閉，理由是違禁私開。張文祥人財兩空，遷怒於馬新貽，決意報復。經再三審問，張文祥矢口不改其供，表示並無他人指使。尚屬可信。」對張