Ф. Е. Нюрина была арестована 26 апреля 1938 года по ордеру № 2466, который подписал заместитель наркома внутренних дел Фриновский. Основанием для ареста явились материалы, подготовленные первым отделением 4-го отдела ГУГБ НКВД СССР. Справку на арест от 17 апреля 1938 года подписал начальник отделения Райхман. В ней отмечалось, что «агентурными данными и показаниями арестованных пом[ощника] прокурора РСФСР Бурмистрова, Крыленко Н. В. и Соколова Нюрина изобличается как участница антисоветской организации правых, по заданию которой вела активную контрреволюционную деятельность». Далее в справке приводились небольшие выдержки из показаний названных лиц, а также из агентурных донесений, полученных еще в январе — феврале 1938 года. В них приводился и такой «факт»: «Нюрина в годы Гражданской войны, — писал агент, — при занятии Житомира Петлюрой встречала его во главе делегации, держала перед ним погромную речь против большевиков, выставляя его как спасителя цивилизации и восстановителя демократии на Украине. При возвращении от Петлюры стреляла из пулемета по рабочему поселку».
То, что Нюрина в первые годы советской власти идейно противостояла большевикам, был общеизвестный факт. Поэтому для пущей убедительности агент приплел к своему донесению «погромную речь» и «пулемет».
По всей видимости, агент знал о материале, который в свое время рассматривался в ЦКК при ЦК ВКП(б). Дело заключалось в следующем. В конце 20-х годов некая С. и ее муж М. обратились с письмом в ЦК партии, в котором сообщали о том, что в 1919 году Ф. Е. Нюрина и ее брат Д. А. Петровский-Липец были причастны к расстрелу петлюровцами их родственников. ЦКК при ЦК ВКП(б) после соответствующей проверки рассмотрел этот вопрос на своем заседании 29 июня 1929 года и признал, что обвинения против Нюриной являются «недоказанными». Из материалов проверки усматривалось, что сестры С. действительно были арестованы и расстреляны петлюровцами, однако Нюрина никакого отношения к их аресту не имела. В документе ЦКК отмечалось, что Нюрина и ее брат Петровский-Липец, а также муж Нюренберг действительно являлись бундовцами и вели борьбу «против взглядов и деятельности большевистской партии». Однако этого она никогда не скрывала, от своих прежних взглядов отказалась и в 1920 году вступила в большевистскую партию.
Дело Нюриной принял к производству оперуполномоченный 4-го отдела 1-го управления НКВД лейтенант госбезопасности Зайцев. Каких-либо свидетелей не вызывали. Следователь приобщил только выписки из протоколов допросов руководящих работников органов юстиции и прокуратуры, с которыми Нюрина общалась по роду своей службы, к тому времени уже арестованных. Все они «изобличали» Нюрину как активного участника антисоветской организации, якобы существовавшей в органах прокуратуры.
Первый (и единственный) протокол допроса был составлен лишь 27 июля 1938 года. Накануне, 22 июля, ей было предъявлено обвинение в преступлениях, предусмотренных статьями 58-7, 19-58-8 и 58-11 УК РСФСР. Можно только догадываться, что происходило в течение трех месяцев, которые Фаина Ефимовна провела в тюрьме. Пытки, истязания, оскорбления... Однако ничто не могло сломить волю мужественной женщины. Все усилия «заплечных дел мастеров» оказались тщетными. Она твердо и решительно отвергала все обвинения и виновной себя не признавала. В отличие от некоторых прокуроров, сломленных в ежовских застенках, она не «потянула» за собой никого из окружавших ее людей.
В тот же день оперуполномоченный Зайцев составил краткое, на одном листе, обвинительное заключение. Оно было согласовано с начальником 4-го отделения 4-го отдела 1-го управления НКВД капитаном государственной безопасности Аронсоном, утвердили его начальник 4-го отдела Глебов и заместитель прокурора Союза Рогинский. Далее судебный «конвейер» действовал уже стремительно и без остановки. 28 июля под председательством диввоенюриста Никитченко состоялось подготовительное заседание Военной коллегии Верховного суда. На нем присутствовал и Рогинский. Было принято решение дело Ф. Е. Нюриной заслушать в закрытом судебном заседании в порядке закона от 1 декабря 1934 года, то есть без участия обвинения и защиты и без вызова свидетелей.