Расследование Бурцева не укрылось от Азефа и политической полиции. Герасимов представил Бурцеву ложного информатора из чиновников охранного отделения, который писал, что все сведения о предательстве Азефа неправильны: «Вполне допускаю, что слухи о вышеупомянутых лицах — это проделка негодяя Герасимова…» Чтобы отвести подозрения от настоящего агента, полиция подбросила сфабрикованные документы об агентурной службе двух видных эсеров. Однако переиграть Бурцева не удалось.
Его расследование пытались остановить и эсеры. ЦК партии создал комиссию «по исследованию слухов о провокации», которая нашла безосновательной клевету в адрес руководителя Боевой организации. В дело был посвящен очень узкий круг эсеров, но оно вышло наружу после партийной конференции в августе 1908 г., когда Бурцев потребовал отстранить провокатора от конспиративных вопросов. Он также пригрозил лидерам партии опубликовать свои материалы в открытой печати.
Был назначен третейский суд из старейшин революционного движения. Азеф считал, что судебное разбирательство пойдет ему на пользу: «Нужен суд надо мной. Только на таком суде вскроется нелепость всех этих подозрений». С ним соглашался главный идеолог партии В.М. Чернов: «Бурцев будет раздавлен. Ему придется каяться на суде». Азеф не участвовал в заседаниях и часто покидал Париж. Всю информацию он получал от друзей, выступавших в его защиту. Особенно горячо отстаивали своего руководителя члены Боевой организации. Одни из них говорили, что не поверят даже агентурному донесению, написанному рукой Азефа. Другие грозили перестрелять всех судей, если они осмелятся задеть его честь.
Первые заседания суда показали, насколько слабыми были улики против Азефа. Бурцев сумел предъявить лишь косвенные данные. Впоследствии выяснилось, что он заблуждался относительно многих эпизодов. Например, он приписывал «петербургское письмо» жандармскому полковнику А.Н. Кременецкому, которого за этот поступок якобы перевели на службу в Сибирь. Азеф язвительно комментировал это утверждение: «Выдача таких двух птиц, как в том письме, — и за все это вместо Питера Томск и тоже начальником охраны. Все равно если бы мы Татарову дали бы работу вместо Питера в другой области».
Для судей не было вопроса, куда склоняются весы правосудия, когда на одной чаше оказывался авторитет Боевой организации, а на другой — догадки и предположения добровольных информаторов из бывших охранников. Обвинения казались в лучшем случае добросовестным заблуждением, а в худшем — намеренной попыткой скомпрометировать одного из вождей партии. Бурцев говорил, что, если суд признает обвинения несостоятельными, ему остается только пустить себе пулю в лоб. И тогда он выставил ультрасенсационное доказательство. Он рассказал судьям, что не более месяца назад бывший директор Департамента полиции А.А. Лопухин подтвердил ему принадлежность инженера Евно Азефа к внутренней агентуре.
Само по себе заявление Бурцева не имело решающей силы. Защита продолжала настаивать, что подтверждение бывшего директора является частью полицейской операции по искоренению террора. Но тут Азефу изменила обычная выдержка. Сказав, что он по партийным делам едет в Берлин, Азеф тайно выехал в Петербург. Ни униженные мольбы агента, ни угрозы начальника охранного отделения не возымели действия. Более того, об этой поездке стало известно в Париже. Азеф заранее позаботился об алиби, но его в последний раз подвела полиция. Зарубежная агентура спустя рукава выполнила поручение Департамента полиции. В берлинской гостинице был прописан человек, совершенно не похожий на Азефа. К тому же эта гостиница содержалась служащим полицай-президиума и походила на шпионский притон, где никогда бы не остановился мало-мальски опытный конспиратор. Проверка на месте вскрыла обман. Виновность Азефа стала очевидной для самых стойких его защитников.
Азеф сообщал Герасимову: «Дело дрянь. Все наделало наше посещение приятеля. Он сказал все, что я ему говорил и что вы ему угрожали… Счет, который вы прислали и который я им передал, для алиби оказался подозрительным… Описать комнату и указать номер, в котором я жил, я, конечно, не мог (так как, несмотря на мою просьбу, вы этого мне не прислали)…»
Участь изменника решалась на специальном совещании ЦК с наиболее авторитетными партийными работниками. Несколько человек подали голос за то, чтобы немедля убить Азефа. Большинство опасалось испортить хорошие отношения с французскими властями и предлагало устроить казнь подальше от Парижа. В итальянских Альпах была нанята уединенная вилла с потайным ходом и гротом, где А.А. Аргунов готовился накинуть веревку на шею своего старого знакомого. В то же время он писал, что эсеры до последней минуты сохраняли иллюзорную надежду, что все обвинения против руководителя Боевой организации окажутся чудовищным недоразумением: «Переход от Азефа-товарища к Азефу-провокатору оказался не под силу не для одних только членов ЦК, а и для таких людей, которым легче, чем кому-либо, было протянуть руку к браунингу».