На первоначальных допросах в период со 2 сентября по 15 октября 1936 года Либерберг категорически отрицал свою причастность к деятельности контрреволюционной троцкистско-террористической организации. Даже когда ему предъявили показания ранее арестованных его знакомых, «уличающие» Либерберга в троцкизме, он продолжает всё отрицать.
К середине октября в СПО УГБ НКВД УССР поступили «компрометирующие» материалы, которые были предъявлены Либербергу как «доказательство» его виновности. Учитывая применявшиеся в те годы НКВД методы допросов с использованием «специальных средств принуждения», становится понятным, почему начиная с 19 октября 1936 года Либерберг начал давать «признательные» показания.
В протоколе допроса от 19.10.1936 г., который вел оперуполномоченный СПО старший лейтенант госбезопасности Грозный, Либерберг впервые заявил: «Показания, которые я давал до сих пор следствию — не верны. Я признаю себя виновным в принадлежности к контрреволюционной троцкистско-террористической организации и обещаю следствию в дальнейшем дать подробные показания, как о моей контрреволюционной деятельности, так и деятельности организации».
Теперь на допросах Иосиф начинает оговаривать себя, указывая на свою роль и участие в работе троцкистской организации в связи с ранее приведёнными показаниями коллег. В своих показаниях он называет: кем он был вовлечён в контрреволюционную троцкистско-террористическую организацию; чем он там занимался; какие поручения выполнял, в том числе по организации троцкистской группы в Академии наук; какие имел беседы с лицами, пользовавшимися его доверием; кого обработал и привлёк к контрреволюционной деятельности; рассказывает о своей троцкистской деятельности и называет фамилии людей, которых, с подачи следователей, нужно было считать троцкистами и националистами.
Тем временем в Биробиджане 4–5 ноября проходит Второй съезд Советов ЕАО, на котором принято решение: «Контрреволюционера-троцкиста Либерберга из состава облисполкома исключить». В эти же дни из республик, а также из-за рубежа в адрес съезда поступили поздравительные телеграммы, в том числе из Минска, Киева, Москвы, от американского и канадского Икора из Нью-Йорка и Торонто. В них нет ни слова об аресте и преследовании снятого с должности председателя облисполкома Иосифа Либерберга.
Между тем допросы не прекращаются, всплывают всё новые и новые фамилии так называемых участников троцкистской организации. Проанализировав имеющиеся в деле протоколы допросов, приходишь к выводу, что весь ход этого процесса был нужен, чтобы доказать существование троцкистского центра в Киеве, в котором одна из главных ролей отводилась Институту еврейской пролетарской культуры, руководителем которого был в недалёком прошлом И.И. Либерберг. Арестовав большинство его коллег по работе, следователи отвели Либербергу роль одного из организаторов этого центра, приписав ему все мыслимые и немыслимые рычаги управления деятельностью этой троцкистской организации, нити которой вели в Еврейскую автономную область.
Вполне возможно, что следователи смогли убедить Иосифа Либерберга дать признательные показания на его коллег, пообещав взамен вынесение приговора, не связанного со смертной казнью. Другого выхода из этого положения не было, так как решения по данному делу, в соответствии с Постановлением ЦИК СССР «О порядке ведения дел о подготовке или совершении террористических актов» от 1 декабря 1934 года, принимались в ускоренном порядке. Это означало, что обвинительное заключение вручалось обвиняемым за одни сутки до рассмотрения дела в суде, где оно слушалось без участия сторон; кассационное обжалование приговоров, как и подача ходатайств о помиловании, не допускалось; приговор к высшей мере наказания приводился в исполнение немедленно по его вынесении.
После 17 ноября 1936 года в уголовном деле нет протоколов допросов Либерберга, хотя ещё продолжаются допросы его бывших сподвижников.
Осенью 1936 года жена Либерберга Надежда, взяв ребёнка и личные вещи, тайно выехала из Биробиджана в Киев. Как написала в мемуарах Э. Розенталь-Шнайдерман, «его Нюше не нужно было далеко ходить, чтобы увидеться с ним на двух свиданиях, которые им были разрешены (тогда ещё был возможен такой либерализм), потому что тюрьма была в нескольких десятках шагов от ее квартиры…». Тюрьма оказалась на той же улице, где жили родители Иосифа, где была его квартира, его институт, где жили его близкие друзья и недруги.
Иосиф не верил в фатальный исход своей судьбы, так как просил жену в те две встречи в тюрьме, которые ей разрешили, принести ему учебник испанского языка — хотел ещё выучить испанский язык. Он недоумевал по поводу предъявленных обвинений, в том числе, что он ещё и японский шпион. «Ладно, если бы пытались доказать, что немецкий шпион — я два раза был в командировке в Германии по 4–5 месяцев, а так, что за глупость, в это никто не поверит, и на суде все станет ясно и понятно», — говорил он своей жене при встрече в тюрьме.
Да и с троцкистским центром он также не был связан, так как после 1934 года в Москве был всего один раз. Он верил, что справедливость на суде восторжествует. Но чистка в партии и обществе, развёрнутая Сталиным по всей стране, касалась любого человека, какую бы должность он не занимал. Национальность, возраст, пол, состояние здоровья и даже полное раскаяние не имели никакого значения, приговор — расстрел — был предрешён.
Из протоколов допросов его коллег, арестованных ранее, можно увидеть, какую позицию занимал Либерберг по различным вопросам общественной жизни страны. Понятно, что эти показания тоже могли быть выбиты или были даны под принуждением, но они представляют определённый интерес, так как в них есть его точка зрения, его оценка политической ситуации в стране в те годы. Так, в протоколе допроса Г.Н. Лозовика, профессора истории Киевского госуниверситета, отмечается, что Либерберг, вернувшись из Германии в 1929 году, говорил: «…у нас в партии установилось фактическое единовластие. Демократия совсем изжита. Как хорошо в этом отношении в Германии! Там настоящая свобода слова и мысли. Не боятся говорить и работать. А здесь дрожишь за себя. Ничего, Григорий Натанович, рано или поздно режим внутрипартийной демократии и у нас восторжествует, когда мы сбросим это единовластие…». Он указывал, что руководство не учитывает, насколько гибельна такая система, в особенности для научных работников. На мой вопрос, чем вызвана такая система, Либерберг сказал: «Отсутствие демократии в стране принуждает само руководство к вечной настороженности и боязни за свои посты. Руководство партии пребывает в постоянном напряжении и стремится держать в таком же духе всю партию, чтобы о другом не думали». Отсутствие демократии в стране Либерберг характеризовал как бедственное состояние. Его слова: «Ещё несколько лет, сознание масс вырастет, и они через голову руководства начнут энергично добиваться демократических свобод. Нет сомнения, что они этого добьются».
7 марта 1937 года помощником начальника 3 отделения 4 отдела УГБ НКВД УССР лейтенантом госбезопасности Грозным было подписано обвинительное заключение по делу № 123 по обвинению Либерберга И.И. в преступлениях, предусмотренных ст. ст. 54-8, 54–11 УК УССР, и утверждено начальником 4 отдела ГУГБ НКВД СССР комиссаром госбезопасности 3 ранга Курским и Прокурором СССР А. Вышинским.
Учитывая, что утверждение обвинительного заключения Прокурором СССР А. Вышинским могло произойти только в Москве, следует предположить, что незадолго до этого Либерберг был доставлен из Киева в столицу.
8 марта 1937 года состоялось подготовительное заседание Военной коллегии Верховного суда СССР под председательством армвоенюриста В.В. Ульриха, с участием членов Н.М. Рычкова и И.М. Зарянова, при секретаре А.А. Батнере. В деле имеется расписка подсудимого Либерберга И.И. в том, что им в этот же день в Москве получена копия обвинительного заключения о предании его суду Военной коллегии Верховного суда СССР. Участь его была предрешена, до расстрела оставались одни сутки, счёт пошёл на часы.