Кроме занимательных обстоятельств ареста знаменитого конспиратора, полицейские власти получили в свое распоряжение содержание его карманов – подпольный деятель был буквально нафарширован предметами самого разного назначения: медный кастет, золотые очки с синими стеклами в футляре, десять различных ключей, огарок стеариновой свечи и две коробки спичек, завернутый в бумагу ляпис и еще какой-то белый камень. В дополнение к этому богатству из карманов Михайлова извлекли до 50 фотографий разных людей, уложенных в конверты, книжку «Пир на весь мир», 11 штук воззваний от Исполнительного комитета «Народной воли», рабочий листок журнала «Зерно». Комплект изъятий завершали бумажник с примерно 100 рублями денег и записная книжка, вся исписанная карандашными пометками, с вложенной в нее печатной программой Исполнительного комитета. Для полицейских чинов околотка было абсолютно ясно, что перед ними деятель незаурядного масштаба.
Арестованный не стал скрывать своего места жительства, и в полночь полиция провела обыск на его квартире в Орловском переулке. Михайлов снимал комнату в квартире вдовы трубача императорского конвоя Марии Туркиной. В комнате, занимаемой «самым осмотрительным и рассудительным членом организации», полиция обнаружила не менее впечатляющую, чем в его карманах, коллекцию. В одном из чемоданов находились более пуда динамита и прокламации Исполнительного комитета, в шкафу стояла трость со скрытыми в ней двумя кинжалами; у жильца комнаты нашли карту железных дорог России и карту Санкт-Петербурга с сетью конно-железных дорог, десяток фотографий, 18 номеров разных газет с отчетами о процессе 16 террористов. Помимо этого, Михайлов зачем-то хранил расписки Марии Туркиной об уплате им денег за квартиру и белье. Вместе с полицейскими чинами околотка Московской части поверил, как в неожиданную удачу, в случайный арест вождя «Народной воли» и министр внутренних дел Лорис-Меликов.
Чрезмерное количество улик и публикация в газете «Россия» не насторожили умудренного в делах генерала. Мысль о возможной инсценировке не посетила Лорис-Меликова, окончательно поверившего в свою счастливую звезду.
В первую очередь министр решил проверить свою собственную версию о том, что штаб подпольной организации находится в Москве. Поэтому туда было решено направить жандармского подполковника Никольского вместес арестованным Михайловым, под надежной охраной.
В Москве Никольский пробыл несколько дней, и Михайлова показывали всем, кто был связан с политическим розыском. Никто его не опознал. По паспортному учету удалось установить, что отставной поручик Поливанов трижды останавливался в номерах Ечкиной, Мясницкой части – в июне, августе и сентябре 1880 года, но прислуга номеров Михайлова как своего постояльца не опознала. Подтвердилось только проживание Михайлова в той же Мясницкой части, в доме Беляева, в сентябре – ноябре 1879 года по документам крестьянина Ивана Плошкина. Версия Лорис-Меликова о московской дислокации «Народной воли» не нашла своего подтверждения. Между тем квартирная хозяйка Михайлова в Петербурге, вдова конвойца Мария Туркина, у которой он жил с 15 мая 1880 года, дала подробные показания о его образе жизни и посетителях. Она также подтвердила, что Михайлов уезжал из Петербурга на несколько дней в июне и примерно с 15 августа по 22 сентября. Прислуга Матрена Савельева рассказала, что за день до ареста у Михайлова были гости, и он посылал Савельеву за папиросами. В день ареста у него никого не было, и он ушел в 11 часов, напившись чаю и взяв с собой ключ. По возвращении Никольского в Петербург начались интенсивные допросы самого Михайлова.