В обстановке неуверенности и замешательства прошел третий московский процесс — дело об «Антисоветском правотроцкистском блоке» (рассматривалось военной коллегией Верховного суда СССР 2—13 марта 1938 г .; был предан суду 21 человек: Н.И. Бухарин, А.И. Рыков и др., большинство подсудимых были приговорены к расстрелу). По характеру обвинений он повторял предыдущий. Важный урок процесса, скрытый от широкой публики, но совершенно очевидный для заинтересованных, заключался в том, что новое поколение партийных кадров не имело ничего общего с «осовремененным» образом врага. «Враги» ассоциировались со старыми членами партии, много лет «ведшими борьбу против партии». Такая трактовка должна была успокоить недавних выдвиженцев, вступивших в партию в 30-е гг. Процесс как бы подводил черту под периодом чисток, которые рисовались как процедура жестокая, но необходимая и — главное! — уже завершенная.
Все московские процессы готовились с грубейшими нарушениями юридических норм: в частности, обвинение строилось на основании лишь одного вида улик — признания подследственных. А главным средством получения «признаний» были пытки и истязания. Как сообщили в своих объяснениях в 1961 г . бывшие сотрудники НКВД СССР Л.П. Газов, Я.И. Иорш и А.И. Воробин, имевшие прямое отношение к следствию по делу о «параллельном центре», руководство НКВД требовало от оперативного состава вскрытия любыми средствами вражеской работы троцкистов и других арестованных бывших оппозиционеров и обязывало относиться к ним как к врагам народа. Арестованных уговаривали дать нужные следствию показания, провоцировали, при этом использовались угрозы. Широко применялись ночные и изнурительные по продолжительности допросы с применением так называемой «конвейерной системы» и многочасовых «стоек». По свидетельству Р.А. Медведева, член ВКП(б) Н.К. Илюхов в 1938 г . оказался в Бутырской тюрьме в одной камере с Бессоновым, осужденным на процессе «правотроцкистского блока». Бессонов рассказал Илюхову, которого хорошо знал по совместной работе, что перед процессом его подвергли многодневным и тяжелым пыткам. Почти 17 суток его заставляли стоять перед следователем, не давая спать и садиться, — это был пресловутый «конвейер». Потом стали методически избивать, отбили почки, и превратили прежде здорового человека в изможденного инвалида. Арестованных предупреждали, что пытать будут и после суда, если они откажутся от выбитых из них показаний. Применялись и многочисленные приемы психологического воздействия: от угроз в случае отказа от сотрудничества со следствием расправиться с родственниками до апелляции к революционному сознанию подследственных.
Несмотря на пытки, следователям далеко не сразу удавалось сломить волю подследственных. Так, большинство проходивших по делу так называемого «параллельного антисоветского троцкистского центра» длительное время отрицало свою виновность. Показания с признанием вины Н.И. Муралов дал лишь через 7 месяцев 17 дней после ареста, Л.С. Серебряков — через 3 месяца 16 дней, К.Б. Радек — через 2 месяца 18 дней.
В конечной «победе» следствия над самыми стойкими обвиняемыми, думается, сыграло важную роль то обстоятельство, что «старые большевики» не мыслили своей жизни вне партии, вне служения своему делу. И поставленные перед дилеммой: либо до конца отстаивать свою правоту, признавая и доказывая тем самым преступность государства, построению которого была отдана их жизнь; либо признать свою «преступность», дабы государство, идея, дело остались безупречно чистыми в глазах народа, мира, — они предпочитали «взять грех на душу». Характерное свидетельство Н.И. Муралова на суде: «И я сказал себе тогда, после чуть ли не восьми месяцев, что да подчинится мой личный интерес интересам того государства, за которое я боролся в течение двадцати трех лет, за которое я сражался активно в трех революциях, когда десятки раз моя жизнь висела на волоске... Предположим, меня даже запрут или расстреляют, но мое имя будет служить собирателем и для тех, кто еще есть в контрреволюции, и для тех, кто будет из молодежи воспитываться... Опасность оставаться на этих позициях, опасность для государства, для партии, для революции, потому что я — не простой рядовой член партии...»
Тенденция к некоторому «потеплению», наметившаяся уже накануне третьего московского процесса, подтвердилась на XVIII съезде партии (10—21 марта 1939 г .). На нем Сталин признал, что чистки 1933—1936 гг., в общем неизбежные и благотворно сказавшиеся на состоянии партии, сопровождались, однако, «многочисленными ошибками». Он заявил, что в новых чистках необходимости нет. Жданов возложил всю ответственность за «ошибки» на местные парторганизации. В 1939 г . из ГУЛАГа были освобождены 327,4 тыс. человек. Тысячи офицеров были возвращены из лагерей в армию.