Следствием по делу Тухачевского руководил непосредственно Ежов, в качестве следователей им были использованы Леплевский, Ушаков и другие.
29 мая 1937 года Тухачевского допрашивал сам Ежов. В результате этого допроса были получены «признательные показания» Тухачевского:
«Еще в 1928 году я был втянут Енукидзе в правую организацию. В 1934 году я лично связался с Бухариным, с немцами я установил шпионскую связь с 1925 года, когда я ездил в Германию на учения и маневры... При поездке в 1936 году в Лондон Путна устроил мне свидание с Седовым (сыном Троцкого). Я был связан по заговору с Фельдманом, Каменевым С. С. Якиром, Эйдеманом, Енукидзе, Бухариным, Караханом, Пятаковым, Смирновым И. Н., Ягодой, Осипяном и рядом других».
В процессе изучения дела Тухачевского на отдельных листах его показаний обнаружены пятна буро-коричневого цвета. В заключении Центральной судебно-медицинской лаборатории Военно-медицинского управления Министерства обороны СССР от 28 июня 1956 года говорится:
«В пятнах и мазках на листках 165,166 дела № 967581 обнаружена кровь... Некоторые пятна крови имеют форму восклицательного знака. Такая форма пятен крови наблюдается обычно при попадании крови с предмета, находящегося в движении, или при попадании крови на поверхность под углом...»
Комкор Эйдеман, арестованный 22 мая 1937 года одновременно с Тухачевским, был доставлен во внутреннюю тюрьму НКВД СССР, а на следующий день переведен в Лефортовскую тюрьму. 25 мая появилось заявление Эйдемана на имя Ежова, в котором он сообщал о своем согласии помочь следствию в раскрытии преступления. Судя по внешнему виду (неровный почерк и пропуски букв в словах), это заявление было написано в состоянии нервного потрясения.
Бывший заместитель начальника отделения НКВД Я. Л. Карпейский на допросе в прокуратуре 4 июля 1956 года показал, что принимал участие в следствии по делу Эйдемана, и далее: что, кроме него, Эйдемана допрашивали Леплевский и В. С. Агас. «...В отношении Эйдемана до моего прихода были применены угрозы и даже физические меры воздействия. Следует учесть, что во время допроса Эйдемана из соседних кабинетов доносились крики, стоны людей и шум... Через день или два я... вызвал Эйдемана на допрос в Лефортовской тюрьме. В этот раз Эйдеман на допросе вел себя как-то странно, на вопросы отвечал невпопад, вяло, отвлекался посторонними мыслями, а услышав шум работавшего мотора, Эйдеман произносил слова: «Самолеты, самолеты». Протокол допроса я не оформлял, а затем доложил, что Эйдеман находился в каком-то странном состоянии и что его показания надо проверить... После этого Эйдеман был от меня, по существу, откреплен и его впоследствии допрашивал Агас».
30 мая 1937 года была проведена очная ставка между Корком и Уборевичем, на которой Корк утверждал, что Уборевич в 1931 году входил в правотроцкистскую организацию. Возражая Корку, Мюревич заявил: «Категорически отрицаю. Это все ложь от начала до конца. Никогда никаких разговоров с Корком о контрреволюционных организациях не вел».
Но показания Уборевича были крайне необходимы, и эти показания были вырваны у него силой.
Бывший сотрудник НКВД СССР Авсеевич показал: «В мае месяце 1937 года на одном из совещаний помощник начальника отдела Ушаков доложил Леплевскому, что Уборевич не хочет давать показания. Леплевский приказал на совещании Ушакову применить к Уборевичу физические методы воздействия».
Вскоре после этого Уборевич подписал два заявления на имя Ежова, в которых признавал свое участие в военном заговоре. Подписал он и протокол допроса с признанием своей вины.
Сталин лично занимался вопросами следствия по делу о военном заговоре. Получал протоколы допросов арестованных и почти ежедневно принимал Ежова, а 21 и 28 мая 1937 года и заместителя наркома Фриновского, непосредственно участвовавшего в фальсификации обвинения.
Случалось и так, что допросы подследственных проводились с участием членов Политбюро ЦК. Отдельные данные об этом содержатся в некоторых показаниях арестованных бывших работников НКВД. Так, бывший начальник отдела охраны НКВД И. Я. Дагин 15 ноября 1938 года показал:
«Как обставлялись очные ставки, на которых по решению ЦК присутствовали члены Политбюро? Об очных ставках заранее предупреждали всех следователей, которые не переставали «накачивать» арестованных вплоть до самого момента очной ставки. Больше всех волновался всегда Ежов, он вызывал к себе следователей, выяснял, не сдадут ли арестованные на очной ставке, интересовался не существом самого дела, а только тем, чтобы следствие не ударило лицом в грязь в присутствии членов Политбюро, а арестованные не отказались бы от своих показаний. Уговаривания и запугивания продолжались даже в комнатах, где рассаживали арестованных перед самым вызовом на очную ставку. Известные мне очные ставки с присутствием членов Политбюро готовили Николаев, Рейхман, Листенгурт, Ушаков — сотрудники Особого отдела НКВД СССР, принимавшие участие в расследовании дел по военному заговору, и другие. Накануне очных ставок срочно заготовлялись новые протоколы, подкреплявшие те показания, которые должны были дать арестованные на самой очной ставке. То же самое делалось и после очных ставок».