Убийцей оказался тридцатилетний Леонид Николаев, член партии большевиков. По всей видимости, после фатального выстрела в Кирова вторым выстрелом он пытался покончить с собой, но промахнулся.
Узнав о случившемся, Сталин лично отправился в Ленинград в составе группы советских руководителей и оперативных работников НКВД, чтобы отдать первые распоряжения и лично принять участие в похоронах и начавшемся следствии.
В течение первых часов после того, как Николаев пришел в сознание, он вел себя крайне возбужденно. По словам Ф. Т. Фомина, одного из руководящих работников Ленинградского НКВД и очевидца событий,
На первых допросах Николаев решительно отрицал участие в совершенном преступлении других лиц:
«Категорически утверждаю, что никаких участников в совершении мною покушения на тов. Кирова у меня не было. Все это я подготовил один, и в мои намерения никогда я никого не посвящал… Причина одна — оторванность от партии, от которой меня оттолкнули […] Цель — стать политическим сигналом перед партией, что на протяжении последних 8–10 лет на моем пути жизни и работы накопился багаж несправедливого отношения к живому человеку. Эта историческая миссия мною выполнена. Я должен показать всей партии, до чего довели Николаева…»
Следствие приняло обиду и ревность раздраженного одиночки в качестве основного мотива преступления. Николаев выглядел довольно асоциальным, обиженным на власть человеком. Он часто менял работу в структуре партии, был из нее исключен и после бесконечных жалоб восстановлен со строгим выговором. Некоторое время он служил в Смольном и Институте истории партии. На момент совершения преступления Николаев был безработным, что, естественно, также усиливало его раздраженное отношение к окружающим.
Он отказался от места на заводе в надежде получить номенклатурную должность. По этой причине он направлял жалобы в различные партийные инстанции, в том числе Кирову. За несколько дней до убийства Николаев отправил Кирову письмо, в котором подвел итог своим мытарствам:
Однако партийное руководство версия совершения преступления экзальтированным одиночкой не устраивала. Оно видело в убийстве заговор против Советского государства. На следующий день после выстрелов в Смольном ЦК ВКП(б) выпустил сообщение о гибели Кирова