В подготовке оперативного мероприятия участвовали семь сотрудников нелегальной группы Серебрянского. Активная роль в операции отводилась самому Серебрянскому и его жене. Однако судьба распорядилась иначе.
Поскольку Зборовскому так и не удалось завлечь Седова и его жену в такое место, откуда их можно было бы легко похитить, приказа на реализацию этой операции не поступило.
8 февраля 1938 года у Седова случился приступ аппендицита. Он был помещен в небольшую частную парижскую клинику русских врачей-эмигрантов и в тот же вечер успешно прооперирован. Однако через несколько дней его состояние резко ухудшилось. Была сделана повторная операция, но 16 февраля 1938 года в возрасте тридцати двух лет Лев Львович Седов скончался.
В третьем томе «Очерков истории российской внешней разведки», являющихся официальным изданием Службы внешней разведки Российской Федерации, о смерти Седова говорится:
«Многие историки и публицисты высказывали предположения, что в его смерти повинна “рука Москвы”. Мы посчитали необходимым обратиться к архивам, чтобы проверить, насколько обоснованна эта версия.
Резидентура НКВД, несомненно, проявляла интерес лично к Седову и его сподвижникам. Помимо разведчика-нелегала Б. М. Афанасьева “разработкой” окружения Седова занимался “Тюльпан”. Он стал ближайшим помощником сына Троцкого. В 1936–1937 годах была установлена техника подслушивания телефонов на квартирах Седова и его доверенного лица и любовницы Лилии Эстриной. Через завербованных почтовых служащих просматривалась текущая корреспонденция Седова и его окружения.
Разумеется, сам Седов был в центре внимания разведки. Его довольно беспорядочный образ жизни способствовал бы сравнительно легкому осуществлению покушения на него, если бы такая цель была поставлена. Он не прочь был “широко гульнуть”, рискнуть в игре в рулетку, выезжая иногда в Монте-Карло. Сохранился живописный рассказ “Тюльпана” о том, как они однажды в 1937 году после вечеринки до глубокой ночи бродили по различным питейным заведениям, а затем Седов направился… в публичный дом.
Уже к концу 1937 года Седов часто чувствовал недомогание: побаливало сердце, мучила бессонница. На несколько приступов аппендицита он, видимо, не обратил внимания, и медицинская помощь опоздала. Смерть наступила после двух операций, проведенных одна за другой. По заключению врачей, причиной ее стали послеоперационные осложнения и низкая сопротивляемость организма. Один авторитетный врач, друг семейства Троцких, изучив медицинскую документацию, согласился с выводами коллег из парижской клиники. Однако жена Седова стала решительно возражать, утверждая, что эта смерть — “дело рук агентов ГПУ”. Она потребовала полицейского расследования, которое, тем не менее, доказательств преднамеренного убийства не нашло.