凶手被緝拿歸案後，接下來要做的，便是審訊。
武士英在被捕當天便立即認罪，承認宋教仁是自己所殺。根據他的招供，他原是山西平陽人，曾在雲南任七十四標二營管帶。辛亥革命後，軍隊裁員，他丟了飯碗，於是來到上海謀生，結識了陳玉生，經陳玉生引薦加入了共進會。
三月二十日上午，陳玉生帶人來六野旅館找他，請他辦一個人，他考慮到自己生活境況困難，急需錢財，於是答應了，隨後應陳玉生之邀，前往小西門外應桂馨府上，看了宋教仁的照片，然後帶上手槍赴火車站行刺。
可是應桂馨接受審訊時，卻說他在二十日那天沒有見過武士英，而是在二十一日早晨，即“刺宋案”已經發生後，才第一次見到武士英。當時武士英搬離了六野旅館，在陳玉生的帶領下來他的家中暫住。
到了四月四日公審公堂的開庭預審上，武士英卻當庭翻供，聲稱：“此次刺殺宋教仁，乃我一人起意，並無第二個人。”當被問及刺殺宋教仁的原因時，武士英說“因宋係四萬萬同胞之罪人”，又說“他做農林總長尚做不好，現在竟想做總統，這還了得麽？所以我要刺他。”
此案凶手已經抓獲，人證物證俱在，然而先後經過公審公堂七次預審，案情卻始終模棱兩可，未能得出一個統一的事實，究其原因，在於公堂之上始終沒有讓武士英和應桂馨這兩個關鍵人物當庭對質。這樣一樁並不太複雜的刺殺案，隻須將已經抓捕歸案的武士英、應桂馨、陳玉生，以及參與或見證此案的吳乃文、馮玉山、張秀泉、王阿發等人拉到一起當庭對質，便可真相大白。然而公審方似乎有意避免，七次預審都沒有這麽做。
四月十二日，在公審公堂的第七次預審上，應桂馨的外籍律師主動提起引渡移交的話題。這次預審當庭判決：“預審明確，案係發生車站，應即商明領事團，移交中國內地法庭，歸案訊辦。”