6 января 1937 г. стало днем проведения Всесоюзной переписи населения. Перепись показала, что людей в стране оказалось примерно на 8 миллионов меньше, чем рассчитывало коммунистическое руководство, что послужило поводом для объявления переписи вредительской и ареста ее руководителей . С самого начала подготовка к переписи и ее проведение, естественно, оказались в прицеле внимания НКВД. При этом выяснилось, что в Лепельском районе Белоруссии жители саботировали перепись. Причиною тому послужили «факты деспотизма и издевательств над колхозниками и единоличниками со стороны местных органов власти». Когда НКВД сообщил об этом в Москву, 1-й секретарь ЦК Белоруссии Н. Гикало, опасаясь последствий, разослал проверочные комиссии во все 17 пограничных районов Белоруссии, где, само собою, выявились аналогичные факты: крестьян подвергали жесточайшим репрессиям, за неполное выполнение государственных повинностей отбирали все имущество, подвергали арестам и высылке. Итогом стало смещение 25 января Гикало с партийной должности и перевод его с понижением в Харьков. Его сменил бывший чекист Данила Волкович, участник подавления восстания ижевских рабочих в 1918 году .
Если инициатором «Лепельского дела» стал Молчанов, то его расчет оказался верным в том смысле, что его инициативу в Москве поддержали. 22 февраля ЦК принял постановление «О положении в Лепельском районе БССР», которое за «незаконную конфискацию имущества у крестьян» предписало отдать под суд шестерых советских работников, включая председателя Лепельского райисполкома Семашко . Для чего Сталину понадобилось вступиться за ограбленных коммунистами крестьян, всем стало ясно через год; Молчанов же наверняка понимал это уже тогда. Однако, пустив под откос карьеру белорусского партийного вождя Гикало, Молчанов отнюдь не обезопасил этим себя.
На следующий день начался февральско-мартовский Пленум ЦК. После расправы над Бухариным и Рыковым, которых вывели из состава ЦК и взяли под стражу прямо в зале заседаний Пленума, на вечернем заседании 2 марта с докладом выступил Ежов. Он объявил, что в НКВД вскрыта «шпионская организация» во главе с Сосновским, которая не была своевременно раскрыта руководством ГУГБ. Помимо «шпионов», Ежов поставил себе в заслугу арест 238 работников НКВД (в том числе 107 работников ГУГБ) из числа бывших и скрытых оппозиционеров. Далее, хвалясь собственными успехами, он рассказал об «отставании» прежнего руководства НКВД в деле разоблачения «врагов народа» и, наконец, обвинил Молчанова как прежнего начальника СПО в бездействии, расценив это как должностное преступление. Возможно, свою роль в этом сыграло принятие незадолго до этого, 13 января, осуждающего постановления в отношении давнего покровителя Молчанова – видного партийного сановника Постышева (именно по его протекции Молчанов сделал свою карьеру в ОГПУ—НКВД). К ужасу Ежова, из президиума последовал вопрос Сталина: «А как все-таки с Молчановым? Какова судьба его? Арестован он или нет?» Ежов с уверенным видом ответил: «Да, арестовали, товарищ Сталин, сидит» . Видимо, прямо в перерыве заседания Ежов отдал команду Николаеву-Журиду срочно выслать арестную команду в Минск и доставить Молчанова в Москву . Второпях забыли выписать ордер на его арест (это было сделано лишь 7 марта) . Более того, еще 17 июня 1935 г. Совнарком и ЦК приняли совместное постановление «О порядке производства арестов», которое предписывало арестовывать действующих членов ЦИК (в том числе и Молчанова) не иначе, как с санкции Председателя Президиума ВЦИК М.И. Калинина; в данном случае об этом вспомнили лишь через два месяца.
Арест, судя по всему, был произведен утром 3 марта в служебном кабинете Молчанова в наркомате внутренних дел БССР в Минске. Если бы Молчанов успел при аресте покончить с собой, положение Ежова стало бы незавидным. Если бы арест сопровождался каким-либо шумом, вызвал лишние разговоры, они могли дойти до Москвы. Если бы, если бы… Неожиданности следовало исключить. Думается, скрытный, незаметный для постороннего взгляда арест наркома внутренних дел в здании наркомата, да еще без ордера, вряд ли состоялся бы удачно, если бы не содействие замнаркома В.А. Каруцкого (во всяком случае, тот вскоре получил орден Ленина и дальнейшая карьера его складывалась вполне удачно вплоть до самоубийства в майскую ночь 1938 г.). Вечером того же дня Молчанова поездом доставили в Москву, на Белорусский вокзал. На запасных путях его вдали от посторонних глаз пересадили в автомашину, чтобы в последний раз доставить в родное ведомство. Прощально мигали в просветах сумрачного московского неба вечерние звезды: отныне Молчанову суждено было видеть звезды только на фуражках своих конвоиров. Его поместили во Внутреннюю тюрьму на Лубянке, в одну из тех камер, где еще недавно он держал своих подследственных. Окно его камеры, замурованное железным щитом , слепо смотрело на окна знакомых Молчанову служебных кабинетов главного здания НКВД. Ему предстояло сполна испить чашу страданий и на себе испытать те самые «методы», которыми он сламывал бесправных арестантов.