Подобное упорство не смутило следователя, который подготовил на этот случай для своего собеседника малоприятный сюрприз: находившийся в соседнем помещений врач-«вредитель» Майоров, сломленный угрозами и пытками, готов был обвинить своего учителя и коллегу во всех смертных грехах. Когда через несколько минут началась его очная ставка с Виноградовым, то он буквально с порога озвучил, словно робот, отрепетированную накануне фразу: «Меня в преступления втянул профессор Виноградов». «А кому служил Виноградов?» — тут же задал наводящий вопрос Соколов. «Безусловно, американцам», — последовал ответ. На что Виноградов заметил не без злой иронии:
«Майоров клевещет на меня, заявляя, что я работал на американцев. Он скорее мог назвать меня немецким шпионом, так как я симпатизировал немцам в науке, был приверженцем немецкой школы, ездил в Германию, где ученые… хорошо меня принимали…».
Взбешенный такой дерзостью следователь приказал немедленно отвести профессора в кабинет начальника Внутренней тюрьмы. Там несчастного повалили на пол и стали дико избивать, перемежая удары резиновыми палками матерной руганью. Побои, продолжавшиеся в течение трех дней, были столь варварскими и ужасными, что вызвали у жертвы тяжелый приступ стенокардии, а следы от побоев прошли только через шесть недель. При этом Виноградова несколько суток держали в наручниках, предупредив, что если он и дальше будет упорствовать, то его закуют и в ножные кандалы. Избиениям, круглосуточному содержанию в наручниках, лишению сна и другим издевательствам подверглись также Василенко, Вовси, Коган и другие арестованные врачи.
Оказавшись на грани жизни и смерти, Виноградов вынужден был уступить домогательствам истязателей и подписал подготовленное ими «признание» своей «шпионско-террористической деятельности». По вульгарно-аляповатой версии следствия, Виноградов представлялся центральной фигурой врачебного заговора и именно с ним иностранные спецслужбы якобы связывали реализацию своих главных планов по физическому устранению советских руководителей. Потом в ходе допросов Виноградова и других арестованных врачей эта заданная следствием посылка стала обрастать причудливым симбиозом сфабрикованных и изощренно подтасованных реальных фактов. В результате выкристаллизовалась следующая историческая схема «заговора»: Виноградова еще в конце 1936 года завербовал брат Б.Б. Когана, «английский шпион» М.Б. Коган, который с 1934 года работал в ЛСУК как профессор-консультант. Утверждалось, что этот «давнишний агент Интеллидженс сервис», в 1917 году состоявший в еврейской социалистической рабочей партии, был хорошо знаком с Михоэлсом, Фефером, Шимелиовичем и другими руководителями ЕАК. Он лечил семью Молотова, с 1944 года являлся личным врачом П.С. Жемчужиной, которую сопровождал осенью 1948 года в поездке на Отдых в Карловы Вары. После нескольких допросов «с пристрастием» Виноградов «сознался», что М.Б. Коган вплоть до своей смерти от рака 26 ноября 1951 г. требовал от Него сведения о состоянии здоровья и положении дел в семьях Сталина и других руководителей, которых он лечил. В последующие месяцы, согласно той же схеме следствия, функции «куратора» Виноградова в соответствии с «секретным приказом из Лондона» были переданы директору клиники лечебного питания профессору Певзнеру. Тот, оказывается, выехав в начале 30-х годов в Карлсбад, попал там в шпионские сети, искусно расставленные его родственником, неким Менделем Берлиным, выходцем из России, получившем британское подданство. Вскоре, согласно все тому же ретроспективному сценарию, сработанному на Лубянке, в клинику к Певзнеру для непосредственного контроля за ним и как связника с резидентом английской разведки в Москве «внедряют» брата Менделя Берлина — советского гражданина, профессора медицины Л.Б. Берлина, который стал работать там заведующим отделением. И вот этот последний, встретившись в декабре 1945 года с сыном своего лондонского брата Менделя Исайей, приехавшим в Москву в качестве второго секретаря посольства Великобритании, налаживает через него регулярную отправку секретной информации за границу. Таким образом начинает функционировать канал шпионской связи, обслуживающий следующую агентурную сеть: В.Н. Виноградов — М.Б. Коган — М.И. Певзнер — Л.Б. Берлин. В 1951 году, в связи со смертью Когана, Виноградов стал контактировать непосредственно с Певзнером. Это-де было тем более удобно, так как последний входил в состав редколлегии возглавлявшегося Виноградовым журнала «Терапевтический архив».