Но когда Евгения Дмитриевича доставили в Москву (зафиксировано его помещение в Бутырскую тюрьму 16 августа), обвинение в «троцкистской деятельности» исчезло из дела, заменившись «шпионажем в пользу Японии». Именно эту линию следствие выдерживало теперь вплоть до суда. Ученого обвинили в том, что еще в 1916 г. в Японии он был завербован японской разведкой и с тех пор вел «шпионскую деятельность». Отмечу, что среди прочего Поливанов обвинялся и в шпионаже против царской России. Такое обвинение еще несколько лет назад было немыслимо, а теперь оно встречалось и в других делах, например, в параллельно шедшем деле академика А. Н. Самойловича. Преемственность СССР по отношению к дореволюционной России, ранее отрицавшаяся, теперь все более утверждалась.
Единственные показания, содержащиеся в деле, принадлежат сотруднику НКИД Н. К. Кузнецову и по существу не говорят ничего о «шпионаже». Кузнецов, в 1916 г. находившийся одновременно с Поливановым в Японии, а потом работавший вместе с ним в НКИД, лишь повторяет рассказы о его поведении: в наркомате «вокруг него вращались восточники и особенно японцы, образ жизни вел крайне безалаберный: пьянство, связь с публичными женщинами, кокаинист». В том же духе описана и его жизнь в Японии, из чего делается вывод: «все эти факты дают повод подозревать его не в простой связи, а как человека, связанного с японцами по шпионажу, иначе японцы не допустили бы такого безобразия и могли поднять скандал». И все (после первого отъезда Поливанова в Среднюю Азию Кузнецов его никогда не видел).
Но заставили признаться в шпионаже и самого подследственного. Как это делалось, ясно из документа, которого в деле нет, но отрывки из которого приводятся в реабилитационной его части. Это заявление Поливанова от 1 октября 1937 г.: «Прошу о прекращении тяжелых приемов допроса (физических насилий), так как эти приемы заставляют меня лгать и приведут только к запутыванию следствия. Добавлю, что я близок к сумасшествию».
В итоге 15 октября был составлен пространный «протокол допроса обвиняемого», в котором Поливанов рассказал многое о своей жизни, но в то же время признавался в связях разных лет с японцами Яманаси, Макусэ и Умеда (реальными или мифическими?) и явно вымышленным корейцем Кимом «без особых примет», дававшим в 30-е гг. в Ташкенте ему задания «по изучению каналов возможного проникновения японского влияния в Среднюю Азию». Этим смертный приговор уже был подписан. Единственный путь к спасению в той ситуации заключался в том, чтобы выдержать все пытки и ничего не подписать. Такие случаи были, пример – друживший с Поливановым в годы его работы во Фрунзе киргизский писатель Аалы Токомбаев: два года он ни в чем не признавался и в 1939 г. был освобожден с полной реабилитацией. Но вынести «физические насилия» могли лишь немногие.