Главный обвинительный материал был получен ОГПУ при допросе бывшего сотрудника ребе Сабшеля-Якова Сорина, арестованного, очевидно, по обвинению в контрабанде. Сорин, стремясь облегчить свою участь, показал, что Любавичский ребе финансировал полтавскую и харьковскую иешивы, переведенные позднее, в 1924 г., в Невель. Средства на иешивы собирались с жителей СССР и с иностранцев. В каждом большом городе, по свидетельству Сорина, у Хабада имелись сборщики денег. Около тысячи рублей в месяц из собираемых средств шли, как он считал, на личные нужды ребе. Сорин утверждал далее, что ребе переписывался с заграницей, используя дипломатическую почту польского, латвийского и эстонского посольств. Всю конфиденциальную корреспонденцию ребе получал на адреса своих секретарей Хонона Морозова и Ефима (Хаима) Либермана, а также раввинов Элиаху-Хаима Альтхауза и Арона Александра. Сорин показал также, что раввин Шнеерсон неоднократно советовал своим хасидам не являться по вызову органов власти. Он якобы рекомендовал им вести контрабандную торговлю и сам был замешан в сомнительных торговых сделках, взятках и спекуляции.
Второй свидетель, бывший активный член СЕРП, безработный сапожник Бер Лапидус рассказал, как в 1906 г. Иосиф-Ицхак Шнеерсон донес полиции на группу еврейских революционеров после их столкновения с любавичскими хасидами. История с доносом двадцатилетней давности не могла быть использована против ребе, поэтому в обвинительном заключении имя Лапидуса даже не было упомянуто. Зато его показания, как и показания Сорина, впоследствии применялись в антирелигиозной пропаганде.
На основании собранных улик старший следователь ленинградского ОГПУ Нахмансон получил ордера на обыск и арест раввина Шнеерсона и его секретаря Хаима Либермана. Поздним вечером 14 июня 1927 г. следователи Нахмансон и Лулов, оба выходцы из семей любавичских хасидов, в сопровождении шести солдат и председателя домкома пришли на квартиру ребе, произвели там обыск и арестовали хозяина. Либермана взяли на следующий день. Предупрежденный вовремя, он успел вынести из своей квартиры почти всю переписку Шнеерсона. Не найдя разыскиваемого компромата, следователи обратили внимание на письма философа-мистика Варченко, нееврея, выпытывавшего у раввина Шнеерсона тайны Маген-Давида. Профессор Варченко интересовался Каббалой и верил, что владеющий тайной Маген-Давида может создавать и разрушать миры.
Хотя обыски ничего не дали, раввина заключили в следственную тюрьму Ленинградского ОГПУ — «Шпалерку» — на улице Воинова, бывшей Шпалерной. Раввин Шнеерсон был потрясен грубым обращением персонала тюрьмы, угрозами и рукоприкладством. В одиночной камере, куда его привели, он оказался четвертым узником.
Следствие по делу Шнеерсона и Либермана велось под руководством уполномоченного 4-го отдела Секретно-оперативной части (СОЧ) ленинградского ОГПУ Варенберга. Допросы проводились самим Варенбергом и молодым следователем Луловым. На допросе 16 июня ребе показал, что занимается исключительно учением «хасидес» и больше ничем. Он отрицал инкриминированные ему нелегальную переписку, получение денег на религиозные нужды и руководство иешивами. Вместе с тем он заявил, что отнесся бы к существованию иешив сочувственно. Арестованный Либерман также отказался сотрудничать со следствием и дерзко заявил, что если бы он и знал о руководстве иешивами, то, как человек религиозный, ничего бы об этом не рассказал.
Несмотря на безрезультатные допросы, 21 июня Шнеерсону и Либерману было предъявлено обвинение по ст.58, п.14 и ст. 122 на основании лишь собранного до их ареста материала. 14-й пункт 58-й статьи Уголовного кодекса РСФСР («контрреволюционный саботаж») предусматривал лишение свободы сроком от одного года и более с конфискацией имущества, а при особо отягчающих обстоятельствах — даже расстрел. 122-я статья («преподавание малолетним и несовершеннолетним религиозных вероучений») предусматривала исправительно-трудовые работы на срок до одного года. Обвинение арестованными признано не было. Судя по присутствию 58-й статьи в обвинительном заключении, раввина и его секретаря собирались наказать со всей строгостью. Однако мощная кампания давления, предпринятая сторонниками Любавичского ребе в Москве и за рубежом, облегчила судьбу обвиняемых. 27 июня Постоянная (судебная) комиссия ленинградского ОГПУ («тройка») постановила выслать Либермана в Тамбов, а Шнеерсона — в Кострому, на три года каждого.
Борьба за освобождение Иосефа-Ицхака Шнеерсона началась немедленно после его ареста. В ней приняли участие и те еврейские общественные деятели, с которыми ребе конфликтовал. Чтобы не дразнить чекистов и не усугублять положения арестованного, было решено не обращаться за помощью к иностранным еврейским организациям, а ходатайствовать у высших советских чиновников. В Москве образовался Комитет по освобождению ребе, который включил в свой состав представителей крупных еврейских центров страны. Московская община послала телеграмму председателю ВЦИК М.Калинину, в которой говорилось, что «рабби Шнеерсон глубоко почитаем многими и многими десятками тысяч евреев СССР» и что он был «занят исключительно религиозными делами и в отношении Советской власти был абсолютно и искренне лоялен». Община просила скорейшего освобождения Шнеерсона и ручалась, что тот по первому требованию явится «к подлежащим властям».