На процессе «параллельного центра» уже соблюдались некоторые юридические нормы, которыми пренебрегли на предыдущем судилище. Так, обвиняемым выделили защитников, которые, впрочем, даже и не пытались защищать их от несправедливых и необоснованных обвинений. Убедившись в безотказности «следственной» машины, Сталин разрешил пригласить на процесс большое число иностранных корреспондентов и некоторых дипломатов. Но и теперь никаких документов или вещественных улик обвинение не представило. Как только Вышинский сообщал о предстоящем предъявлении суду документов «Н-ской разведки», открытое заседание немедленно прекращалось и назначалось закрытое. Единственным доказательством и теперь оставались показания обвиняемых.
Во время этого процесса уже вполне отчетливо прозвучали слова о «шпионско-террористической деятельности Бухарина и Рыкова». Не только Радек, но и некоторые другие подсудимые подробно рассказывали о своих контрреволюционных связях с группой Бухарина — Рыкова.
Показания на процессе «параллельного центра» решили судьбу почти всех, кто прежде придерживался «правого уклона». 17 января 1937 года «Известия» вышли без подписи ее главного редактора — Н. И. Бухарина. Был снят со всех постов и А. И. Рыков. Однако, хотя Бухарин и Рыков были объявлены «врагами народа», Сталин не торопился с их арестом.
Процесс «параллельного центра» закончился 30 января. Тринадцать человек были приговорены к расстрелу, Радек, Сокольников и Арнольд — к десяти годам заключения, Строилов — к восьми. Присутствовавшие в зале чекисты и представители общественности, как и москвичи, собравшиеся возле Дома союзов, встретили приговор возгласами одобрения. На следующий день руководимый Н. С. Хрущевым Московский горком партии созвал на Красной площади грандиозный митинг, на котором сотни тысяч рабочих и служащих одобрили «суровый, но справедливый» приговор.
Вскоре было намечено провести Пленум ЦК ВКП(б) для обсуждения двух вопросов: 1. О Бухарине и Рыкове. 2. О подготовке партийных организаций к выборам в Верховный Совет СССР. Об этом заблаговременно известили членов ЦК. Пленум открылся 25 февраля 1937 года. Сообщение о «преступной деятельности» Бухарина и Рыкова, а также о «шпионско-вредительской деятельности» некоего нового «контрреволюционного центра» сделал Ежов. Обсуждение велось в резких и грубых тонах. Существует легенда, что некоторые члены ЦК защищали Бухарина и Рыкова, возражали против начавшихся массовых репрессий. Но этого не было. Никто не осуждал политики Сталина и НКВД, все обвиняли Бухарина и Рыкова, требовали привлечь их к ответственности, приводили многочисленные примеры плохой работы предприятий и учреждений из-за вредительства бывших оппозиционеров. Конечно, не все выступавшие были единодушны. Так, нарком легкой промышленности И. Е. Любимов пытался преуменьшить масштабы вредительства в его отрасли, вызвав нападки И. Варейкиса. Нарком здравоохранения Г. Н. Каминский выразил не только сомнение в правомерности некоторых репрессий в Закавказье, но и политическое недоверие Л. Берии, фактическому наместнику Сталина в Грузии и Закавказье. П. Постышев усомнился в правомерности ареста одного из своих ближайших помощников, никогда не участвовавшего ни в какой оппозиции.
Обстановка уже достаточно накалилась, когда слово для ответа было предоставлено Бухарину. Он отверг выдвинутые против него обвинения. Когда он сказал: «Я не Зиновьев и не Каменев и лгать на себя не стану», — Молотов закричал: «Не будете признаваться, этим и докажете, что вы фашистский наймит, они же в своей прессе пишут, что наши процессы провокационные. Арестуем — сознаетесь!» Бухарин зачитал их с Рыковым совместное заявление о том, что показания против них, данные подсудимыми на процессе Пятакова — Радека и другими арестованными, являются клеветническими. Они обвинили НКВД в фабрикации ложных показаний и предложили создать комиссию по расследованию деятельности НКВД. «Вот мы тебя туда пошлем, ты и посмотришь!» — выкрикнул Сталин.