После многолетней активной терапии психиатрическая комиссия сочла Судоплатова здоровым. В апреле 1958 года ему объявили, что, исходя из его состояния здоровья, можно возобновлять следствие. В тюремном «воронке» его привезли на вокзал и отправили в Москву. В столице он вновь очутился в уже знакомой ему Бутырской тюрьме.
Позже Павел Анатольевич рассказывал, что сразу почувствовал, как резко изменилась политическая ситуация в стране. В частности, уже через несколько дней его навестили несколько надзирателей и начальник тюремного корпуса — бывшие офицеры и солдаты Бригады особого назначения, находившейся под его началом в годы войны. Они приходили поприветствовать и поддержать своего командира.
В начале сентября 1958 года Судоплатову официально сообщили, что его дело будет рассматриваться Военной коллегией 12 сентября без участия прокурора и защиты. Он был переведен во внутреннюю тюрьму Лубянки. В здание Верховного суда на улице Воровского его привезли в тюремной машине, без наручников, в сопровождении двух конвоиров КГБ, которым приказали ждать в приемной заместителя председателя Военной коллегии, то есть за пределами зала судебных заседаний. Комната, в которой проходило заседание, представляла собой хорошо обставленный кабинет с письменным столом в углу и длинным столом, предназначенным для совещаний.
Председательствовал на заседании генерал-майор Костромин, представившийся заместителем председателя Военной коллегии. Другими судьями были полковник юстиции Романов и вице-адмирал Симонов. В комнате присутствовали также два секретаря. Судоплатов сел в торце длинного стола, а на другом конце расположились судьи — все трое.
В ходе заседания, не сдержавшись, Судоплатов заявил членам Военной коллегии: «Вы судите человека, приговоренного к смерти фашистской ОУН, человека, который рисковал своей жизнью ради советского народа! Вы судите меня так же, как ваши предшественники, которые подводили под расстрел героев советской разведки».
Он начал перечислять имена своих погибших друзей и коллег: Артузова, Шпигельглаза, Малли, Серебрянского, Сосновского, Горожанина и других (все они были реабилитированы начиная с 1956 года). Костромин был ошеломлен; вице-адмирал Симонов сидел белый как мел.
После небольшой паузы Костромин взял себя в руки и проговорил: «Никто заранее к смертной казни вас не приговаривал. Мы хотим установить истину».
В тот же день, 12 сентября 1958 года, Военная коллегия Верховного суда СССР вынесла приговор:
«Секретно
Приговор
именем Союза Советских Социалистических Республик