Заверения Юсупова не отвели от него подозрений. Императрица писала Николаю II, что в канун исчезновения Распутин виделся с фрейлиной Вырубовой и рассказал ей, «что Феликс просил Его приехать к нему ночью, что за Ним заедет автомобиль, чтобы Он мог повидать Ирину». Полиция установила, что вместе с Юсуповым во дворце находились великий князь Дмитрий Павлович и лидер «Союза Михаила Архангела» В.М. Пуришкевич. За месяц до убийства Пуришкевич с думской трибуны выступил с громовой речью против Распутина и его клевретов. Князь Юсупов, стремившийся спасти престиж родственной ему династии, предложил Пуришкевичу участвовать в покушении. Было решено, что князь пригласит Распутина познакомиться со своей женой и отравит гостя за столом. План покушения едва не сорвался, так как на Распутина не подействовала сильная доза цианистого калия. «Старец», раненный Юсуповым, вырвался из дворца и был убит Пуришкевичем во дворе. Из-за этого непредвиденного осложнения заговорщики оставили множество улик. Недаром следователь по особо важным делам В.Н. Середа говорил, что «он много видел преступлений умных и глупых, но такого бестолкового поведения соучастников, как в данном деле, он не видел за всю практику». Между прочим, чины судебного ведомства намеренно оттягивали начало официального расследования. Прокурор Петербургской судебной палаты С.В. Завадский вспоминал свой разговор с министром юстиции А.А. Макаровым, когда они выехали на вскрытие тела Распутина: «Дорогой я признался министру, что я сам не подозревал, насколько велика была моя неприязнь к старцу. И А.А. Макаров на это мне ответил: “Вы не были министром и поэтому не могли испытывать к нему такую ненависть, как я и все те министры, которые не хотели ему кланяться”».

Ввиду подобной позиции судебных властей дознание сосредоточилось в руках жандармских офицеров. К 20 декабря, когда Николай II, прервав важное совещание с командующими фронтами, приехал в столицу из Ставки, министр внутренних дел располагал исчерпывающими данными.

В Департаменте полиции сложилось мнение, что убийство Распутина — первый акт дворцового заговора с целью низложения Николая II и возведения на престол (или назначения регентом при малолетнем наследнике) другого представителя царствующего дома. Протопопов доложил о сочувственном отношении членов императорской фамилии к физическому устранению «старца» и привел в качестве доказательства телеграмму великой княгини Елизаветы Федоровны, сестры императрицы и вдовы убитого террористами великого князя Сергея Александровича. «Эта телеграмма, — вспоминал Феликс Юсупов, — сильно нас скомпрометировала. Протопопов перехватил ее и снял с нее копию, которую послал в Царское Село императрице Александре Федоровне, после чего императрица решила, что и великая княгиня Елизавета Федоровна является также участницей заговора». В заключение доклада Протопопов констатировал, что большинство великих князей перешло в оппозицию и это создает большую опасность монархическому принципу.