Перед началом операции против Матюхина Котовский доносил Тухачевскому: «Выступаю на рассвете в секретную операцию, подробности которой из соображений конспирации не решаюсь передавать по телеграфу. Прошу дать распоряжение всем частям, оцепляющим тамбовский лес, чтобы они в течение недели не предпринимали никаких активных действий и пропустили к лесу белую казачью банду атамана Фролова, которая пройдет к ним с тыла. Кроме того, прошу с завтрашнего дня ежедневно по всем частям, расположенным на линии железной дороги, утром и вечером в течение часа производить стрельбу холостыми зарядами из орудий, пулеметов и винтовок. Если все это будет исполнено, банда Матюхина будет уничтожена через пять дней».
Это был завершающий этап операции. Ему предшествовала длительная работа ВЧК по внедрению в руководство антоновским восстанием и заманиванию в ловушку самого Антонова и его ближайших соратников. Для этого был использован прием, позднее с успехом применявшийся против других антисоветских сил их руководителей. Чекисты легендировали существование мощной общероссийской антисоветской организации, в случае с Антоновым, – эсеровского толка. В дальнейшем для действий против Тютюнника и других петлюровцев была создана фальшивая общеукраинская повстанческая организация, для борьбы с монархической контрреволюцией – мнимой общероссийской монархической организации (знаменитая операция «Трест»), для того, чтобы заманить в СССР Бориса Савинкова легендировалась организация «Либеральные демократы», и т. д. Чекистам было выгодно объединять контрреволюционеров в большие организации под своим присмотром, чтобы можно было арестовать сразу многих. Жертв этих провокаций потом заманивали либо в Москву, либо, если речь шла об эмигрантах, просто на советскую территорию, где их благополучно арестовывали. Здесь чекисты использовали убежденность большинства лидеров антибольшевистских движений и организаций, что в СССР должно существовать сильное антисоветское подполье, с которым можно и нужно установить связь. На самом деле к началу 20-х годов, благодаря красному террору и активным действиям ВЧК подавляющее большинство реальных и потенциальных противников большевиков, а также контрреволюционных организаций были либо уничтожены, либо вытеснены в эмиграцию, либо загнаны в глубокое подполье, не позволявшее осуществлять какой-либо активной и целенаправленной деятельности. Но лидеры эмиграции и повстанцев легко верили в легендированные чекистами организации еще и потому, что связей с настоящими антисоветскими организациями в России и СССР почти не имели.
По поручению Ф. Э. Дзержинского начальник отдела по борьбе с контрреволюцией ВЧК Т. П. Самсонов и его заместитель Т. Д. Дерибас разработали детальный план проникновения в окружение Антонова. Для этого был использован Е. Ф. Муравьев, левый эсер, перешедший на сторону большевиков. По поручению ЧК, он вместе со своей подругой М. Ф. Ципляевой имитировал активную подпольную работу левых эсеров в Воронежской губернии. Прибывший в Воронеж эмиссар Антонова – начальник контрразведки Н. Я. Герасев (псевдоним – Донской) поверил в существование сильной левоэсеровской организации в Воронежской губернии, склоняющейся к поддержке Антонова. Поверил потому, что очень хотел в это верить. Донскому устроили встречу с «членами ЦК левых эсеров», которые в его присутствии передали Муравьеву директиву о необходимости объединения всех антибольшевистских сил. Они говорили о подготовке в Москве съезда всех антибольшевистских сил, от меньшевиков до кадетов.
Старый чекист Д. М. Смирнов вспоминал: «Разговор вёлся на таком серьёзном, деловом уровне, что прожжённый антоновский контрразведчик поверил и в истинность обоих «членов ЦК», и в активную работу руководимой Муравьёвым Воронежской левоэсеровской организации. Он тут же дал слово доложить обо всем услышанном Антонову и, пригласив Муравьёва на Тамбовщину, назвал пароли и явки в Тамбове, с помощью которых такую поездку можно будет осуществить».
Евдоким Федорович Муравьев оставил подробные воспоминания об операции против Антонова: «Мы договорились, что работу левоэсеровской легальной организации не нужно прекращать, а, наоборот, надо создавать видимость ее активизации, ожидался приезд в Воронеж эмиссара Антонова. Кроме того, для участия в ликвидации антоновщины надо, чтобы за моей спиной стоял воронежский левоэсеровский комитет, от имени которого я мог бы действовать в своих взаимоотношениях с антоновцами. Это создаст мне авторитет в их глазах и будет служить прикрытием чекистской работы.
Вскоре действительно в Воронеж для связи с эсеровской организацией приехал начальник антоновской контрразведки Герасев (псевдоним – Донской). Явился он на квартиру Цепляевой.