При этом небольшой поселок Шахты, входивший с 1920 по 1924 год в состав Украинской ССР, привлёк внимание ОГПУ задолго до самого процесса: ещё в 1923 году горняки Власовско-Парамоновского рудника, измотанные голодом и безденежьем, выдвинули петицию из двенадцати пунктов, в которой требовали улучшения условий труда на руднике, повышения зарплаты, соблюдения техники безопасности и развития местного самоуправления; в посёлке прошла манифестация, в которой приняли участие около 10 тысяч шахтёров, двинувшихся к зданию местного ГПУ – а также началась забастовка. Манифестанты были встречены отрядом вооружённых солдат, открывших огонь: несколько человек были ранены, об убитых в те дни не сообщалось. В результате, организаторов протестов и активистов арестовали, а сами волнения стихли только после смены руководства шахтоуправления и изменения административной принадлежности всего Шахтинского района, ставшего частью Северо-Кавказского края РСФСР. При этом, в мае 1927 года массовые выражения недовольства повторились – по мнению заместителя секретаря Шахтинско-Донского окружного комитета партии Ивана Кравцова, высказанному 20 мая в письме в ЦК, теперь это произошло из-за введения на шахтах нового коллективного договора, повышавшего нормы выработки и понижавшего расценки на труд, в результате чего реальная заработная плата горняков упала почти вдвое.
Шахтинский этап
Первые аресты нескольких инженеров, техников и управленцев Донецко-Грушевского рудоуправления «Донугля» произошли в период с июня по июль 1927 года: только трое из арестованных в дальнейшем оказались среди подсудимых на процессе, ставшем одним из первых политических процессов в СССР, направленных на искоренение «классовых врагов»; остальные были репрессированы Коллегией ОГПУ. Следующая серия арестов, в рамках которой были арестованы пять человек, состоялась в период с 9 по 11 ноября, а ещё один арест произошёл 3 декабря. В 1928 году ещё пять человек были арестованы в течение двух месяцев – с января по февраль. В итоге, к началу марта 1928 года – к моменту информирования членов Политбюро ЦК ВКП(б) о «раскрытии заговора»– под арестом находилось около четверти из будущих подсудимых; дополнительные обвиняемые «добирались» в рамках последующих «форсированных» следственных мероприятий. Так, с 3 по 10 марта харьковскими чекистами были задержаны 19 человек, а затем – в течение месяца – были взяты под стражу ещё два десятка человек; последние ордеры на арест были датированы 15 апреля 1928 года.