聯(lián)邦調(diào)查局立即介入了調(diào)查。特工們先是從肯尼迪總統(tǒng)的尸體上入手，他們通過調(diào)查得知，射向肯尼迪總統(tǒng)的那顆子彈的槍在當(dāng)時(shí)應(yīng)該在埃爾姆大街上得克薩斯州教科書倉庫大樓的一個(gè)窗口里。在隨即展開的對(duì)這座大樓的搜查后，特工們于六層的一個(gè)窗臺(tái)邊找到了一支卡爾卡諾6.5毫米步槍。經(jīng)確認(rèn)，這就是那支發(fā)出讓肯尼迪總統(tǒng)斃命的子彈的步槍。

聯(lián)邦調(diào)查局探員們立即展開搜查，一個(gè)小時(shí)后，他們在街道上遇到一名已經(jīng)殺掉一名警察的持槍者正準(zhǔn)備向另一名警察開槍，探員們向他開槍，最終活捉了此人。此人叫李·奧斯瓦爾德，是倉庫大樓里的一名工作人員。聯(lián)邦調(diào)查局技術(shù)部門對(duì)他的指紋和所查獲的步槍上的指紋做了鑒定，二者完全吻合。

無疑，此人必定跟肯尼迪總統(tǒng)的遇刺有關(guān)系，但聯(lián)邦調(diào)查局需要證據(jù)。于是，搜查證據(jù)行動(dòng)展開了。在調(diào)查過程中，有一位目擊者聲稱曾在那幢大樓的一扇窗戶中看到一個(gè)人，而據(jù)他的描述，此人正是李·奧斯瓦爾德。還有一位公共汽車司機(jī)的證詞說，在總統(tǒng)被刺幾分鐘后，有個(gè)人曾乘坐他的車，并對(duì)他說：“總統(tǒng)遭到了槍擊。”這名司機(jī)被聯(lián)邦調(diào)查局探員們請(qǐng)到了辦公室，他一眼就在眾多嫌疑人中認(rèn)出了那個(gè)與他說話的人，這個(gè)人就是李·奧斯瓦爾德。

陸續(xù)被調(diào)查出來的證據(jù)都對(duì)李·奧斯瓦爾德不利。他的一位同事說，11月22日那天早晨，他親眼見到奧斯瓦爾德在教科書倉庫大樓的電梯中攜帶著一個(gè)包裹得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)的長長的東西。他當(dāng)時(shí)問奧斯瓦爾德里面是什么，對(duì)方給他的回答是窗簾。李·奧斯瓦爾德的妻子也被調(diào)查局探員們調(diào)查，她的妻子說自己曾在家中見過一支卡爾卡諾6.5毫米步槍。探員們對(duì)奧斯瓦爾德房間進(jìn)行了搜查，發(fā)現(xiàn)了一張得克薩斯州教科書倉庫大樓附近的地圖，圖中用黑筆標(biāo)出了從教科書倉庫大樓到總統(tǒng)被害地點(diǎn)這段距離。

調(diào)查繼續(xù)進(jìn)行。聯(lián)邦調(diào)查局根據(jù)在教科書倉庫大樓六樓窗口附近查獲步槍上的編號(hào)查明，該槍來自芝加哥一家郵購商行。他們找到了這家商店，商店的雇員作證說，的確曾有人向他們訂購過一支意大利制造的卡爾卡諾6.5毫米步槍。聯(lián)邦調(diào)查局發(fā)現(xiàn)李·奧斯瓦爾德訂購這支槍時(shí)用的是假名，可通過筆跡鑒定，探員們確信就是李·奧斯瓦爾德本人。

聯(lián)邦調(diào)查局的彈道學(xué)家再次做出證明，槍擊了總統(tǒng)的子彈就是從查獲的步槍中射出的，槍上還留有奧斯瓦爾德的指紋。與此同時(shí)，在奧斯瓦爾德槍殺警察的現(xiàn)場，有人也做證說就是他殺掉了一名警察。聯(lián)邦調(diào)查局最后認(rèn)定：在槍擊總統(tǒng)的現(xiàn)場找到的子彈殼都與李·奧斯瓦爾德被捕時(shí)所持的手槍吻合。所以，奧斯瓦爾德就是刺殺肯尼迪的兇手，他隨即被逮捕。

奧斯瓦爾德自11月24日早晨之后，永遠(yuǎn)沒有任何機(jī)會(huì)說任何話了。這天早晨，達(dá)拉斯市警察局準(zhǔn)備把他從警察總部轉(zhuǎn)移到縣監(jiān)獄去，在眾多警察和聯(lián)邦調(diào)查局特工們的防范和報(bào)社記者的圍觀下，奧斯瓦爾德被押了出來?？删驮谒麆偮睹鏁r(shí)，擁擠的人群中突然沖出一個(gè)人來，舉起槍向奧斯瓦爾德的腹部開了一槍。當(dāng)他準(zhǔn)備再補(bǔ)一槍的時(shí)候，聯(lián)邦調(diào)查局的特工們蜂擁而上，將他活捉。李·奧斯瓦爾德沒有送到醫(yī)院進(jìn)行救治，因?yàn)樗呀?jīng)當(dāng)場斃命。襲擊奧斯瓦爾德的人叫杰克·魯比，他被當(dāng)場逮捕，而關(guān)于他的審理卷宗卻始終是個(gè)秘密不公諸于眾。他為什么要?dú)W斯瓦爾德，世人無法得知。此人后來因癌癥于監(jiān)獄中死亡。