Дементьеву предъявлено обвинение в том, что он является участником антисоветского заговора, существовавшего в НКВД, по заданию которого лично готовился к совершению террористического акта над руководителями ВКП(б) и Советского правительства.

На предварительном следствии Дементьев показал, что он на протяжении ряда лет был связан с руководителем заговора в НКВД ЕЖОВЫМ вначале на почве совместных попоек, разврата, а впоследствии по антисоветской работе как с соучастником заговора, куда Дементьев был завербован Ежовым в 1938 г.

Дементьев также показал, что он, являясь участником заговора, изъявил свое согласие быть исполнителем тер. акта над отдельными руководителями ВКП(б), одновременно установил связь с другим участником заговора — КОНСТАНТИНОВЫМ.

Дементьев изобличается показаниями обвиняемого Ежова Н.И.

На допросе от 26 апреля 1939 г. Дементьев на поставленный следствием вопрос — «кого из «своих» людей в НКВД Вам назвал Ежов» — ответил:

«…Мне Ежов никого не называл, но когда я его спросил, почему же он не действовал, когда был наркомом внутренних дел, поскольку тогда обстановка для захвата власти была более благоприятна, чем теперь, ЕЖОВ сказал, что не успел провести необходимую подготовку, да к тому же его в самый последний момент крепко подвел кое-кто из «своих» людей. «Вот засыпались ЖУКОВСКИЙ, ЛИТВИН и еще кое-кто — добавил он».