这种现象首先引起其他国家驻华使馆的不满和怀疑，日本使馆和法国使馆人员相继发现苏俄使馆军营中国人来往频繁，夜间也经常大声争论，举行会议。他们秘密报告了张作霖的安国政府，很快京师警察厅就派来密探，装作三轮车夫等监视侦查，并跟踪相关人员，不久逮捕了重要嫌疑人李渤海。李渤海是李大钊在北大的学生，1923年入党，任过中共北京市委的宣传部长等职务，李大钊躲进苏联使馆后，他直接负责李大钊和外面的交通联系工作。
李渤海在被捕后非常合作，将苏俄军营内部情况全部招供，换来秘密释放。当时南北处于战争状态，李大钊的秘密机关从事大量军事情报工作，并且藏匿了一些军火，而且苏联很深地卷入中国内战，这对北方政权威胁极大。张作霖函商外国领事团，因为苏俄革命后自行废除不平等条约，所以领事团认为苏联使馆不受《辛丑条约》保护，默许张的军警入内缉捕暴乱人员。
1927年4月6日，京师警察厅派出三百余人，突袭了苏俄使馆军营，李大钊等人显然在没有预防的情况下遭到逮捕。军警共获取七卡车文件档案，里面有大量苏联政府和共产国际对中国各派别的联系证据和指令。
后张作霖找人翻译编成《苏联阴谋文证汇编》，主要是“军事秘密之侦探”和“苏俄在华所用经费”两项。其中有：照译1927年1月30日军事会议案笔录；照译1927年1月30日军事会议案笔录；照译苏俄利用冯玉祥计划文报告；照译1927年3月13日军事会议案笔录；北京苏联大使馆会计处致广东军事顾问加伦函……张作霖认为取得了杀李大钊的理由：
一、在南北战争期间，李参与了军事谍报工作；
二、李与苏联政府勾结参与中国内战的证据；
三、李和冯玉祥国民军的秘密关系；
四、李作为国民党和共产党北方领导人进行的颠覆政府活动。李大钊在被捕后，对很多实事也供认不讳，“李大钊供词全份”保存在北京市档案馆中。
李大钊被捕后，由于他是北京大学著名教授，各方都有营救行动，特别是北洋政府前高级官员，如章士钊、杨度、梁士诒和北大校长等都出面说情，张作霖也犹豫不定。他为此给北方军队前方的重要将领如张学良、张宗昌、孙传芳等六位发电征询意见，除了阎锡山没有回复，其余都主张立即正法。当时报刊也记载前方来电，谓前敌将士因讨赤死者不知若干，今获其党首要，不置诸法，何以激励将士？
另有一种说法，南方某重要人物也来电主杀。张作霖绿林出身，对苏联和日本等国本都不买账，他认为李大钊是“俄奸”，在战争状态，更是唯认武力至尊，对前方将领的意见更为重视，所以很快就下令将李大钊等十九名国民党和共产党人员悉数执行死刑。
李大钊被杀后，张作霖曾将部分在苏联使馆搜查到的文件公开展览，并请中外人士参观，但是张作霖的政权很快倒台，翻译整理出版的《苏联阴谋文证汇编》一书，只印了极少册数，目前已经很难找到。我并没有读过这本书，所以对李大钊的死，还不敢妄下结论。