谋杀行动是贝利亚一手策划的。贝利亚的儿子谢尔戈说，父亲知道斯大林在1952年时便有意逮捕自己，他决定孤注一掷。
下毒时间的选择用心良苦：1953年2月28日至3月1日，正值周末，医学权威恰好放假。这表明在投毒之初，凶手寄希望于毒药迅速致命。
不过，有证据显示，斯大林未能被当场毒死，对贝利亚而言这是沉重的打击，他变得歇斯底里。
贝利亚的这次下毒几乎功败垂成。所以，斯大林尸骨未寒，他便将暗杀专用毒品实验室主任迈拉诺夫斯基投入监狱。后者在狱中多次给贝利亚写信，承认自己对剧毒药品的效用渲染过度，请求宽恕。
以下是迈拉诺夫斯基书信的片段：“请求您宽洪大量，饶恕我犯下的罪行。我有使用若干新药的建议：看似普通安眠药，但却能置人于死地。在执行您给我下达的完全正确的指令时，我发现我们在食物和饮料中使用药物的技术过于老化，必须寻求通过所吸入空气来产生作用的新方法……”(1953年4月21日)
斯大林的警卫回忆说，当时，领袖在喝下矿泉水后便不行了，他倒地不起，桌上还有三只矿泉水瓶和一只水杯。毒药迅速发挥作用，只不过没有使斯大林当场死亡。被女清洁工发现时，斯大林已失去了知觉。
能够证明斯大林被下毒的重要证据是3月2日至5日期间的医疗记录。
记录中有许多明显被涂改过的部分，即便如此，也能体察到医生们对所见情况的担忧。他们发现斯大林体温迅速升高、四肢痉挛、头部震颤、呼吸紊乱……这正是中毒的征兆！所以，他们动用了一切治疗中毒的手段，如冷敷、洗胃等。
2日晚10时，斯大林曾睁开双眼，试图与马林科夫和贝利亚交谈。4日凌晨，由于呼吸经常停滞，病人情况迅速恶化。21时，病人完全失去知觉。
5日凌晨1-3时，几乎没有任何记录，这不是因为医生认为回天乏术，而是他们接到尿液和血液的检查结果，发现竟然是中毒！
医生们不知道是该全力医治，还是该接受现实。但他们不能如实向贝利亚汇报，因为后者肯定会以毒害元首的罪名将他们枪毙。于是，他们在随后的记录中只是罗列体征，而漏掉结论。
斯大林的女儿斯韦特兰娜回忆说：“我第一次看到父亲的裸体……最后时刻，他突然睁开眼，环视了所有立在一旁的人。他突然抬起了左手，或是在指什么方向，或是在威胁我们所有人……”；
