Тем временем, в 22 часа 30 минут 17 (30) августа раненого Ленина в Кремле осматривают врачи. Они констатируют два слепых ранения и полагают, что одна пуля пробила верхушку левого легкого, шею и засела около правого грудинно-ключичного сочленения. Однако уже 1 сентября ординатор Староекатерининской больницы Д. Будинов подвергает Ленина рентгенологическому исследованию и устанавливает наличие пуль в мягких тканях левого надплечья и правой половины шеи, оскольчатый перелом левой плечевой кости, надлом (трещину) внутренней части левой лопаточной кости и гемоторакс со смещением сердца вправо. Исследование опровергло вывод о том, что пуля повредила верхушку левого легкого. Буквально через несколько дней после покушения состояние Ленина начинает постепенно улучшаться.

Между тем, помимо Каплан, серьезные подозрения у чекистов вызывает и та женщина, что в момент выстрела находилась рядом с ним. Как выяснилось, была она кастеляншей из Петропавловской больницы. На следующий после покушения день женщину привозят на Лубянку. Арестовывают заодно и ее мужа и двух дочерей. Однако в начале сентября из-под стражи освобождают ее родных, а в начале октября — и саму кастеляншу.

А вот с Каплан все обстояло иначе. До 3 сентября 1918 года ее допрашивают чекисты, пытаясь выведать имена сообщников. Однако Каплан держалась стойко и организаторов покушения (Григория Семенова и Лидию Коноплеву) чекистам не выдала. Между тем, по словам свидетелей покушения, заговорщиков в тот день было несколько. Один из рабочих на допросе показал, что видел рядом с Каплан какую-то женщину, что они о чем-то переговаривались. Каплан этот факт отрицала. Вполне вероятно, что это могла быть Коноплева. Другой свидетель в своих показаниях указывал на неизвестного матроса, который с револьвером в руке пытался приблизиться к раненому Ленину. Но С. Гиль не позволил ему этого сделать. В своих мемуарах Г. Семенов («Госполитиздат», 1922 г.) пишет о том, что стрелявшую в Ленина подстраховывал некто Новиков. Не он ли был тем матросом?

Одним словом, дело о покушении на Ленина таило в себе много загадок Но следователи как будто и не пытались их разрешить. Свалив всю вину на Каплан, они уже через три дня после покушения подписали ей смертный приговор. Третьего сентября 1918 года в четыре часа дня Ф. Каплан была расстреляна комендантом Кремля П. Мальковым. По совету Я. Свердлова труп террористки следовало уничтожить, что и было сделано незамедлительно. Труп казненной бросили в бочку, облили бензином и подожгли. Однако и после этого по стране в течение нескольких десятилетий гуляли слухи о том, что Каплан жива, что вместо нее казнили кого-то другого. Эти слухи во многом основывались на том, что организатор покушения Г. Семенов В 1919 году был освобожден и даже принят в члены РКП(б). После чего он устроился на работу в военную разведку и выполнял секретные задания, работая в Китае. Все это и заставило некоторых исследователей задаться вопросом о том, кому было выгодно покушение на Ленина. В. Тополянский в «Литературной газете» так и пишет;

«Покушение на Ленина совершают, очевидно, эсеры, но готовит его будущий правоверный коммунист Семенов. Вряд ли он действует по собственной инициативе, скорее выполняет чей-то заказ. Кто же отдает ему в таком случае распоряжения — председатель ВЦИК (Свердлов) или председатель ВЧК (Дзержинский)? Какие цели, помимо «красного» террора, они преследуют? Не связаны ли их замыслы с закулисными играми вокруг Брестского мира? И что же они пытаются утаить, поспешно свернув следствие по делу о покушении на вождя и не допустив судебного процесса? Версия кремлевского заговора в августе 1918 года все еще представляет собой уравнение с множеством неизвестных».