Интересна методика выявления возможных пособников. Первые фамилии оперативники получили не в ходе допросов, а во время пребывания Николаева в камере. Оперативные работники якобы услышали, что Николаев, находясь во сне, произнес имена Котолынова и Шатского. Заместитель народного комиссара внутренних дел СССР Я. С. Агранов рапортовал Сталину:
На допросе 4 декабря Николаев сообщил, что знал Котолынова, Шатского и Бардина по отдельности, а не в составе группы, говорил, что они участия в преступлении не принимали. На следующий день Николаев еще подтверждал показания, данные им днем ранее:
По мере дачи показаний поведение Николаева становилось все более странным. 7 декабря он объявил голодовку и пытался покончить с собой. Он решительно отказывался идти на допросы. Конвойные доставляли его к следователям принудительно в смирительной рубашке. На допросе Николаев предпринял вторую попытку самоубийства, постаравшись выпрыгнуть из окна четвертого этажа. На фоне этих изменений Николаев стал называть имена других соучастников.
В ходе допросов следствие выявило бывших партийных оппозиционеров Соколова, Румянцева, Юскина, Ханика, Толмазова и других, которые, по версии следствия, выражали антисоветские взгляды и вели активную подрывную работу. Во многом условно следствие объединило их в «контрреволюционную террористическую подпольную группу», стоявшую на позициях троцкистско-зиновьевского блока. По представлению следователей, в группе действовали Ленинградский и Московский центры, задачей которых стояло устранение ключевых партийных фигур: Кирова в Ленинграде и Сталина в Москве. Так по итогам напряженной работы следствие расчертило роли подозреваемых.
Для лучшего понимания ситуации уместно вспомнить историю внутрипартийной борьбы в 1920-х годах. Еще в последний год жизни Ленина в партии наметилось противостояние Троцкого и триумвирата управленцев — И. В. Сталина, Г. Е. Зиновьева и Л. Б. Каменева. В руках последних находились основные рычаги управления партией и страной. Выступая против такой концентрации власти, в декабре 1923 года Троцкий опубликовал в газете «Правда» несколько статей под общим названием «Новый курс». В них он обосновывал необходимость решать партийные и государственные дела на коллективной основе, высказывался о замене
Вскоре противоречия возникли и внутри правящего триумвирата. Каменев и Зиновьев выразили недовольство подходом к реформации сельского хозяйства и идеей Сталина о построении социализма в отдельной взятой стране. Высказывали они и претензии к порядку руководства партией и страной. Их сторонники открыто порицали процесс бюрократизации партийного аппарата. На почве возникших разногласий последователи Каменева и Зиновьева сблизились с троцкистами и составили объединенную внутрипартийную оппозицию.