El 22 de agosto de 1972 personal de la Armada asesinó a dieciséis presos políticos en la base Almirante Zar en Trelew. Una semana antes, el 15 de agosto, veinticinco detenidos se habían fugado de la Unidad 6 del Servicio Penitenciario Federal de Rawson: seis de ellos escaparon a Chile, diecinueve fueron nuevamente detenidos y alojados incomunicados en la base aeronaval Almirante Zar. En la madrugada del 22 de agosto, el grupo fue fusilado por personal de la Armada. Dieciséis de ellos murieron, tres lograron sobrevivir.
El 15 de octubre de 2012, el Tribunal Federal de Comodoro Rivadavia condenó a los ex marinos Luis Sosa, Emilio Del Real y Carlos Marandino a prisión perpetua por sus responsabilidades en la Masacre y absolvió a Rubén Paccagnini y Jorge Bautista. El 19 de marzo de 2014, la sala III de la Cámara Federal de Casación Penal confirmó las condenas y revocó las dos absoluciones.
En el juicio se demostró que el fusilamiento de los presos políticos fue el primer gran acto del plan clandestino de represión que alcanzaría su mayor expresión con la última dictadura cívico-militar. Los testimonios aportados mostraron vínculos directos entre las dictaduras de 1966 y 1976 tanto en los métodos empleados como en la identidad de las víctimas del terrorismo de Estado. Muchos de los presos políticos de comienzos de los 70 fueron asesinados posteriormente. Otros, como dos de los sobrevivientes de la Masacre, fueron secuestrados y desaparecidos.
El proceso de justicia por la Masacre de Trelew está aún abierto.
Uno de los responsables del fusilamiento está fuera del país. Los sobrevivientes señalaron al teniente de navío retirado Roberto Guillermo Bravo como uno de los ejecutores de la masacre. Esta responsabilidad está documentada en La patria fusilada, el libro con entrevistas a los sobrevivientes que publicó Francisco Paco Urondo en 1973 en el que se relata que Bravo se ensañaba con los presos y que la madrugada en la que ocurrieron los fusilamientos era jefe de turno de la guardia. En esa oportunidad, los sobrevivientes también relataron que, luego del fusilamiento, Bravo y Sosa recorrieron los calabozos para dar los tiros de gracia a los fusilados. En 2009, Bravo fue localizado en Miami, ciudad en la que reside desde los años setenta y donde dirige RGB Group Inc., una empresa que vende servicios médicos a los departamentos de Defensa y de Seguridad de Estados Unidos.
A pedido de la justicia argentina, Bravo fue detenido en febrero de 2010 pero su extradición fue rechazada. El juez estadounidense que intervino argumentó que las declaraciones de las víctimas “no eran creíbles” y que la extradición está excluida legalmente porque las acusaciones constituyen “delitos políticos”. En el alegato del juicio, el CELS solicitó que el estado argentino reitere el pedido de extradición y que Bravo sea deportado por haber mentido sobre sus antecedentes al ingresar a territorio estadounidense. En febrero de 2014 el juez Hugo Sastre reiteró la petición. La solicitud se encuentra en Cancillería, en proceso de traducción.
Luego de la sentencia del Tribunal Federal de Comodoro Rivadavia, comenzó una causa residual en la que se investiga a otros dos integrantes de la Armada que a lo largo del juicio aparecieron mencionados tanto en la prueba documental como en las declaraciones de testigos. Hasta hoy, la justicia no definió la situación procesal de esos dos imputados.