Zamiar uśmiercenia według donosu miał dotyczyć także grupy wysokich funkcjonariuszy partii komunistycznej, rządu ZSRR i wojska. Szef MGB Siemion Ignatiew wraz z zastępcą Matremianem Riuminem otrzymali niezwłocznie rozkaz dostarczenia „dowodów” na te oskarżenia. Stalin zakomunikował im, iż „jeśli nie uda wam się zdobyć przyznania się do winy lekarzy, skrócimy was o głowę” (według relacji przedstawionej przez Chruszczowa na XX zjeździe partii komunistycznej w 1956 roku). Szybko aresztowano rzekomych „lekarzy szkodników”. Byli to: Aleksiej Abrikosow, Jakow Etinger, A. Feldman, Aleksandr Grinsztejn, P. Jegorow, G. Majorow, Borys Kogan, Miron Wowsi, a także – od ponad 20 lat – osobisty lekarz Stalina Władimir Winogradow.

Śledztwo Wkrótce rozpoczęto śledztwo, którym Józef Stalin kierował osobiście, na bieżąco instruując oficerów śledczych MGB co do metod przesłuchań i postępowania z aresztowanymi i formułowania zarzutów przeciwko nim. W efekcie zarzuty postawiono 5 wybitnym lekarzom i profesorom, byli to: Etinger, Feldman, Grinstein, Kogan i Wowsi. Zarzucono im udział w nacjonalistycznej organizacji syjonistycznej „Joint” (którego szefem miał być nieżyjący od sierpnia szef JAFK, Solomon Michoels – rodzony brat M. Wowsiego), która miała być założona przez amerykańską Centralną Agencję Wywiadowczą.