На третьем московском процессе государственный обвинитель А.Я. Вышинский возложил на Бухарина ответственность за принадлежность к руководящему центру подпольного фракционного «блока «правых» и троцкистов». Последние сговорились свергнуть партийное и советское руководство и выработали совместную политическую программу, ведущую к реставрации капитализма в СССР. Для достижения намеченных целей заговорщики не гнушались таких средств, как убийств партийно-государственных вождей, и в том числе Сталина (террор), ослабления военной и экономической мощи СССР (вредительство и диверсии), контактов с Германией и Японией с целью добиться от них признания нового правительства, которое заговорщики собирались установить, ценой уступок военного, территориального или как минимум экономического характера (измена Родине).

Все подсудимые признали свою вину, хотя кое-кто из них отрицал некоторые из обвинений. Что касается Бухарина, то, взяв ответственность за совершение одних тяжких деяний, он энергично отстаивал свою невиновность в совершении других, вменявшихся ему государственным обвинителем. Суд вынес приговор 13 марта. После отказа удовлетворить поданные ходатайства о помиловании (в том числе написанные Бухариным) все приговоренные к смертной казни были расстреляны.

Мнения о судебном процессе, который часто называют «бухаринским», разделились еще в 1930-е годы. Многие, в том числе официальные наблюдатели из разных стран, поверили обвинениям и признаниям. Другие сочли обвинения сфальсифицированными, а показания лживыми. Тогда же стали утверждать, что последние получены по принуждению (под пытками, с помощью угроз расправиться с членами семьи или посулами улучшить условия тюремного содержания). В романе «Слепящая тьма» (1940) британский писатель Артур Кестлер предположил, что подсудимые признавались в несовершенных ими преступлениях в силу извращенных представлений о преданности партии, служению которой большинство из них посвятило всю жизнь.

В «закрытом» докладе на ХХ съезде КПСС Никита Хрущев возложил вину на умершего к тому времени Сталина за многие тяжкие преступления. Тем временем незаметно для общественности начался процесс, который вскоре получил известность как реабилитация. 3 июня 1957 года реабилитации удостоился первый из подсудимых «бухаринского» процесса Акмаль Икрамов. Единственным аргументом в пользу вынесения такого решения стало то, что обвинявшие Икрамова лица (а среди них Бухарин) одновременно оговорили и тех, кого к середине 1957 года уже провозгласили реабилитированными[1]. И ни слова, ни намека, что сам Икрамов, выступивший с подробными показаниями на суде, или те, кто обвинял его самого, будто бы действовали по принуждению. К декабрю 1957 года таким же образом реабилитацию получили еще несколько лиц, осужденных по делу правотроцкистского блока.

Но не Бухарин. Как очевидно, советские руководители не сошлись во мнении, сколь оправданны были такие реабилитации[2].

В воспоминаниях, написанных в конце 1960-х, Хрущев рассказывает, что с реабилитацией Бухарина в 1956 году решили повременить из-за противодействия со стороны руководства ряда зарубежных компартий:

«В вопросе об открытых процессах 30-х годов тоже сказалась двойственность нашего поведения. Мы опять боялись договорить до конца, хотя не вызывало никаких сомнений, что эти люди невиновны, что они были жертвами произвола. На открытых процессах присутствовали руководители братских компартий, которые потом свидетельствовали в своих странах справедливость приговоров. Мы не захотели дискредитировать их заявления и отложили реабилитацию Бухарина, Зиновьева, Рыкова, других товарищей на неопределенный срок. Думаю, что правильнее было договаривать до конца»