Woroszyłow zaproponował mu oczekiwanie na rzekomo przygotowywaną nową nominację w willi w Boczarowym Ruczaju pod Soczi. Tam Blücher został 21 października aresztowany przez NKWD. Przewieziony do Moskwy i osadzony na Łubiance, Blücher został oskarżony o udział w „spisku wojskowo-faszystowskim” i działanie na rzecz Japonii począwszy od 1921 r. Rolę dowodów w sprawie miały odegrać zeznania wymuszone podczas śledztw na innych aresztowanych oficerach – Iwanie Fiedce, Aleksandrze Jegorowie, Grigoriju Chachanianie, Władimirze Winokurowie, Grigoriju Kassinie i byłym zastępcy Blüchera Siergieju Gulinie.

Jako że marszałek nie przyznawał się do winy, został przeniesiony do Więzienia Lefortowskiego i wielokrotnie pobity. Gdy oprawcy nadzorującego śledztwo Ławrientija Berii (Wsiewołod Mierkułow, Bogdan Kobułow, Boris Rodos i inni) tłukli go na przemian stalowymi pałkami, Blücher miał wołać: „Stalinie!