Седов был направлен по решению Особого Совещания в составе этапа троцкистов в Воркутинские лагеря. О его лагерной судьбе известно из некоторых свидетельств «воркутинцев», хранящихся в коллекции Николаевского. Так, бывший заключённый А. Рахалов писал: «На меня Седов производил впечатление человека, переживающего глубокую внутреннюю трагедию. Я лично думаю, что он, бесспорно, любил своего отца. Мне также кажется, что ГПУ много и часто с ним играло, ругая и лаская его, и он сознавал, что ему ещё долго придётся играть роль мученика за отца… Во всяком случае, его исключительная замкнутость, боязнь произнести лишнее слово, уединение и задумчивость — делали его для меня загадкой. Мне рассказывали, что он очень любит свою мать и мысли о ней вытесняют в его голове всё остальное» [375].
В 1952 году Николаевский переслал Н. И. Седовой письмо, в котором со слов некоторых политзаключённых сообщалось о жизни её сына в лагере и об отправке его оттуда под спецконвоем обратно в Красноярск [376].
В Красноярске Седову было предъявлено новое обвинение, о котором немедленно было сообщено в заметке «Правды», озаглавленной «Сын Троцкого Сергей Седов пытался отравить рабочих». В ней говорилось, что Седов, «достойный отпрыск продавшегося фашизму своего отца», пытался отравить генераторным газом большую группу рабочих [377].
Для придания весомости «делу Седова» в него были включены многие заводские специалисты. Седову вменялись в вину антисоветская агитация, вредительско-диверсионная деятельность и создание «совместно с агентом германской разведки» террористической группы. После длительного следствия Седов был 29 октября 1937 года приговорён к расстрелу. Приговоры по его делам 1935 и 1937 годов были отменены лишь 28 сентября 1988 года — до этого времени советское правосудие не желало обращаться к делу сына Троцкого.
Нити от «группы Седова» были протянуты к Субботину. В апреле 1937 года Акулинушкин писал секретарю ЦК ВКП(б) Андрееву: «На Стройкрасмаше в 1936 г. вскрыта контрреволюционная организация, возглавляемая Седовым — сыном Троцкого, Заксом — племянником Зиновьева и другими. Установлено, что начальник строительства и директор завода Субботин, лично зная арестованных вредителей, расставил их на самые важнейшие посты и, имея с ними весьма тесную и близкую связь, своей защитой и поддержкой создавал обстановку и условия для вредительской и подрывной деятельности».
16 июня 1937 года арестованному Субботину было предъявлено обвинение в руководстве право-троцкистской организацией, занимавшейся вредительством, шпионажем и подготовкой террористических актов. Отвергая на следствии лживые обвинения, Субботин вместе с тем не был склонен скрывать свои оппозиционные настроения. На одном из допросов он заявил: «Я, наконец, не мог мириться с внутрипартийной жизнью, которая лишала прав члена партии высказывать свои взгляды по вопросам политики партии… Я не разделял также линии партии в вопросах массовых репрессий и судов, применяемых иногда совершенно необоснованно к лицам, не разделяющим полностью политики партии… Я не разделял политики партии в отношении взятых темпов индустриализации страны, которая проводилась, по-моему, за счёт ухудшения материального положения рабочих» [378]. 13 июля 1938 года Субботин был расстрелян.
В 1937 году в Москве была арестована Г. М. Рубинштейн, вернувшаяся после ареста Седова к родителям и за несколько месяцев до ареста родившая дочь Юлию. При обыске в её квартире были конфискованы все фотографии Седова и уцелевшие после предыдущих обысков книги, которые достались ему от отца. В 1952 году Николаевский сообщил Н. И. Седовой о свидетельстве бывшей колымчанки, оказавшейся после войны в Западной Германии: Г. М. Рубинштейн, приговорённая Особым совещанием к 8 годам дальних лагерей, была привезена в ноябре 1938 года в Магадан и в 1946 году, несмотря на окончание срока, оставалась ещё в лагере [379]. Всего же она провела на Колыме двадцать лет. Многие годы в лагерях и ссылке находилась и первая жена Седова.
О своего рода «продолжении» дела Седова рассказывается в исповедальной книге известного литературного критика Бориса Рунина «Моё окружение. Записки случайно уцелевшего». На протяжении её первой части мы узнаем о многих испытаниях, выпавших на долю автора: пребывании в первые месяцы войны в окружении, унизительных дотошных допросах по этому поводу, объявлении его в 1949 году «безродным космополитом» и т. д. При этом писатель постоянно подчёркивал, что страшнее всего пережитого была «жгучая тайна, тайна замедленного действия», бремя которой он нёс всю жизнь и которой не решался поделиться даже с самыми близкими друзьями.