После обыска Поликарпова доставили на Лубянку во внутреннюю тюрьму. Были изъяты все личные письма и документы. Ему предъявили обвинение в участии в контрреволюционной вредительской организации. Виновным себя он не признал. Тем не менее, после недолгого следствия Поликарпова перевели в Бутырскую тюрьму, и вскоре без суда он был приговорен к расстрелу «как социально чуждый элемент».
С исполнением приговора, однако, не спешили. Медленно тянулся день за днем. Дочь конструктора, Марианна Николаевна, вспоминала: «Мама носила ему передачи и после первого свидания пришла домой сама не своя: когда его вывели к ней, он все время озирался и прятал голову в плечи: видимо, его били». Не трудно понять, какие чувства испытывал Николай Николаевич в тяжелое для него время. Сохранилось датированное 14 декабря 1929 г. письмо жене и дочери:
«…Я все время беспокоюсь, как вы живете, как ваше здоровье, как вы переживаете наше общее несчастье. Об этом не стоит и вспоминать, я совсем убит этим горем. Изредка ночью или рано утром я слышу звуки жизни: трамвай, автобус, автомобиль, звон к заутрене, а в остальном моя жизнь течет монотонно, удручающе. Внешне я живу ничего, камера сухая, теплая, ем сейчас постное, покупаю консервы, ем кашу, пью чай или вернее воду. Читаю книги, гуляю по 10 минут в день… Я все время вас вспоминаю, мысленно к вам путешествую… Скоро будет 2 месяца, как я арестован, и меня исключат из списков завода. Через 1,5 месяца будет семь лет нашей свадьбы, а я встречу это в тюрьме!.. Мне очень хочется поесть картофеля, но, к сожалению, негде купить. Поэтому ем кильки и осетрину. Булку тоже не удается купить. Ну, это все пустяки… Помолись за меня св. Николаю, поставь свечку и не забывай про меня».
Волна репрессий затронула и других создателей авиационной техники. Авиаконструктор Д.П.Григорович был арестован 1 сентября 1928 г., а затем ряд работников его КБ – В.Л.Корвин, Н.Г.Михельсон, А.Н,Седельников. Из ЦАГИ арестовали А.В.Надашкевича, из работников завода №1 – И.М.Косткина, А.А.Попова, В.В.Калинина. Были посажены и моторостроители – Б.С.Стечкин, А.М.Чаромский, А.А.Бессонов. Однако только одного Поликарпова приговорили к расстрелу.
Несмотря на шумные политические процессы, руководители репрессивных кампаний понимали, что многие инженеры не виновны и их, особенно работавших в оборонных отраслях промышленности, просто некем заменить. Поэтому в приказе за подписью председателя ВСНХ СССР В.В.Куйбышева и заместителя председателя ОГПУ СССР Г.Э.Ягоды предписывалось:
