宋教仁遇刺的第二天，国民党方面就收到了五马路六野旅馆房客的报告，称14号客房一位叫武士英的人，形迹可疑，有作案嫌疑。
根据房客的供述，武士英是山西人，身材矮小，面目丑陋，自称曾在云南当军官。辛亥革命后，流浪到上港，但生计十分艰难。3月20日中午前，有几个人来找武士英，与他秘密交谈。
这几人来了之后，武士英心情很好，向邻居借钱，说是要坐车去西门。邻居借给他三角钱，他就离开了。当晚八点，武士英回到旅馆，已经换上了西服。他告诉邻居，他已经有钱了，并随手取出一块钱给邻居。见邻居推让，武士英炫耀说他做成事情后还能得一千块，说完就走了。
20日当晚，武士英没回来。一直到21日早晨七点，他才回到旅馆结账，随后就不见了。
武士英是不是凶手，他去哪儿了？问题一时找不到答案。不过，到了3月23日，新的线索出现了。国民党方面得到一个古董商王阿发的报告。
王说，一个星期前，因售卖字画，曾到过小西门外应夔丞家里。应夔丞向王展示了一张照片，说要办照片上的人，事成之后给大洋一千块。
王阿发考虑之后，觉得这件事情办不好，把照片退给了应夔丞。宋教仁被刺后，各家报纸都刊发了宋教仁照片。王阿发发现，和应给他看的是同一人，于是前来报告。
随后，国民党方面派人多次侦查，最终和法国巡捕将应夔丞抓获。随后查抄应夔丞家，凡是来访的客人，一律被捕。结果，在访客中，就抓到了行凶嫌犯武士英。
两名案犯被抓后，在上海租界的司法机构公审，各方均派代表旁听，留下了大量审讯记录。
另一个有力的证据是，在应夔丞家中，还搜出了枪杀宋教仁的手枪。手枪里的三颗子弹在武士英刺杀宋教仁当晚被打出，枪内剩余两颗子弹，与宋教仁体内取出的子弹一致。
武士英为什么要刺杀宋教仁？通过武士英的供述，可以看出，他只是一个被买通的，头脑简单的杀手，并不了解宋教仁的真实身份。
辛亥革命后，南方大规模裁军，在云南当军官的武士英离开云南来到上港。武士英的日子过得极为艰难，为了生存，他坑蒙拐骗，无所不为。行伍出身的武士英，曾接受过严格的军事训练，会使用枪支，而且身手敏捷，落魄中的他被人暗地里相中。
就在宋教仁被刺的前几天，在一家茶店里，武士英认识了一个姓陈的人，这个人便是应夔丞。对方说，他们要办一个人，这人与中国前途有非常重要的关系。如果办了这个人，就是替四万万同胞除害。
对方还允诺，如果办了这个人，就能得到大洋一千块。虽然武士英并不知道要去刺杀谁，但这听上确实是“名利双收”的事情，他满口应承了下来。
行刺宋教仁的前一天，姓陈的又来找武士英，并约他加入共进会。共进会是上海的一个帮会组织，进入帮会，对武士英来说，相当于获得了一把在上港谋生的保护伞，他欣然应允。
行刺宋教仁当日，姓陈的再次来找武士英。两人一起吃了晚饭，陈全盘托出行刺计划：要刺杀的人姓宋，当晚就要上火车。陈还将刺杀用的手枪交给了武士英。随后，又有另外两个人，一起坐车陪同武士英到了火车站。
到火车站后，三人买了站台票进去，一人在外面望风。刚买好票，陈就告诉武士英，目标已经来了，并将对方指给他看。武士英等宋教仁从休息室出来，走向检票口途中，开枪射击。
武士英刺杀宋教仁之后，坐黄包车到了应夔丞家。应夔丞对武士英的表现极为满意。
应夔丞为什么要杀宋教仁？法租界巡捕在应夔丞家查到了大量的信件，其中他与北洋政府内务部秘书洪述祖的往来密电，成为了重要证据。1913年4月25日，江苏都督程德全公布了这些电报。
从应夔丞与洪述祖的往来密电可以看出，应夔丞一直希望通过破坏国民党方面的形象，从而讨好北京方面，并获得经济上和政治上的利益。在电报中，应夔丞曾告诉洪述祖，他从日本买到了警方的资料十万册，上面记载了孙中山、黄兴、宋教仁等人的劣迹。
洪述祖对这些资料很感兴趣，因为一旦公布这些资料，将会使国民党的声誉遭受严重损毁，从而失去重要的政治资本。洪述祖催促应夔丞交出资料，在1913年2月22日发给应夔丞的电报中，他甚至明码标价，愿意出30万元来购买。
然而，应夔丞却始终拿不出所谓“孙、黄、宋劣迹”的资料，远在京城的洪述祖也意识到应夔丞无法提供他需要的资料。但是，两人的联手行动并未停止，而且性质却发生了转变——升级为刺杀宋教仁。
3月13日，洪述祖发给应夔丞的电报中，出现了“毁宋酬勋位”的字样，似乎是在暗示，如果应夔丞能干掉宋教仁，京城方面将会赏他一个重要的官职。这个诱惑，对于帮派出身、一门心思想要飞黄腾达的应夔丞来说，实在是无法拒绝。
3月14日，应夔丞发给洪述祖的电报中称：
“梁山匪魁，四处扰乱，危险实甚，已发紧急命令设法剿捕。”
梁山匪魁，即宋江。宋江、宋教仁同姓，所指不言而喻。
显然，在3月14日，应夔丞已经开始秘密布置刺杀行动。而武士英完全不知道，他即将参与的刺杀行动，竟然是被这么精心预谋过的。
3月21日凌晨2点，宋教仁遇刺后四个小时，应夔丞发给洪述祖的电报，确认刺客已经行动。同一天稍后，他再次电告洪述祖：
“匪魁已灭，我军一无伤亡，堪慰。”
案件几经辗转，在各种力量的牵扯制衡下，最终陷入死局。不过，直接凶手武士英和雇凶者应夔丞，结局都是惨遭横死。