О существовании заговора в партии и армии Сталин и его окружение узнали зимой 1937 года. Весной арестовали Бухарина, Ягоду, Енукидзе. На февральско-мартовском пленуме ЦК нарком обороны Ворошилов впервые заявляет о том, что в Красной армии действует вражеская организация. К маю 1937 года, то есть к моменту, когда планировалось выступление, на свободе оставались лишь Тухачевский и несколько его самых высокопоставленных соратников. Тухачевский уже понимает, что медлить больше нельзя, скоро придут и за ним.
Сегодня многие специалисты по этой теме сходятся во мнении, что переворот был назначен на 1 мая. Парад на Красной площади позволял, не вызывая абсолютно никаких подозрений, ввести в Москву подконтрольные Тухачевскому войска. План был очень простой – разоружить части НКВД, арестовать правительство, некоторых, конечно же, сразу ликвидировать. И все могло получиться, сценарий, действительно, был вполне реальный, но 7 апреля 1937 года Политбюро решает направить Тухачевского в Лондон на коронацию Георга VI. Церемония назначена на 12 мая. Тухачевский на три недели сдвигает дату переворота. Но к середине апреля в Кремле узнают подробности заговора и 22 апреля отменяют поездку Тухачевского, якобы из соображений безопасности. Мол, советская резидентура в Великобритании докладывает, что на Тухачевского в Лондоне будет совершенно покушение.
1 мая в Москве были предприняты беспрецедентные меры безопасности. Все пропуска в Кремль заменили, снайперы засели на крыше ГУМа. Ворошилов, отправляясь на парад на трибуну Мавзолея, берет с собой оружие. Но Тухачевский почему-то не захотел возвращаться к первоначальному плану, возможно, уже понимал, что игра проиграна, переворот не удастся. Аресты продолжались, самого Тухачевского сняли с должности заместителя наркома обороны и назначили командующим Приволжским военным округом. Через четыре дня Сталин принимает его в своем кабинете в Кремле. Тухачевский прямо спросил, почему арестовали его гражданскую жену и адъютанта. Вождь объяснил, что задержаны они по подозрению в шпионаже, идет проверка, а маршалу в целях безопасности в это время лучше находиться вдали от Москвы и не вмешиваться в процесс. Тухачевский сделал вид, что поверил. Наконец 22 мая арестовали его самого.
Первое письменное заявление маршала после ареста датировано 26-м мая, т. е. написано через четыре дня. Он писал народному комиссару внутренних дел Ежову: «Будучи арестован 22 мая, прибыл в Москву 24, впервые был допрошен 25 и сегодня, 26 мая. Заявляю, что признаю наличие антисоветского троцкистского заговора и то, что я был во главе его. Обязуюсь самостоятельно изложить следствию все касающиеся заговора детали, не утаивая никого из его участников, ни единого факта, ни одного документа. Основание заговора относится к 1932 году, участие в нем принимали Фельдман, Алафузов, Примаков, Путный и другие, о чем подробно покажу дополнительно».