W tym samym czasie był obserwowany przez FBI, a agenci federalni dwukrotnie odwiedzili Paine w jej domu licząc na uzyskanie informacji o żonie Oswalda podejrzewanej o bycie sowieckim szpiegiem.
Zamach na Johna F. Kennedy’ego
Jeden z kolegów Oswalda w pracy zeznał, że widział Oswalda przebywającego na piątym piętrze składnicy podręczników na 35 minut przed zamachem.
Według Raportu Komisji Warrena, Oswald po dokonaniu zamachu ukrył broń za pudłami i zszedł na dół. Na drugim piętrze budynku trafił na policjanta z bronią w ręku, który poszukiwał sprawcy. Przepuścił go po tym, jak szef Oswalda potwierdził jego tożsamość. Następnie Oswald wyszedł wcześniej z pracy i udał się do domu, gdzie zostawił kurtkę, po czym wyszedł ponownie. Po przejściu kilkuset metrów został zagadnięty przez policjanta J.D. Tippita. Oswald wyciągnął pistolet i zastrzelił funkcjonariusza na oczach świadków, a następnie zbiegł z miejsca zdarzenia. Ukrył się w kinie Texas, zauważył to jednak kierownik pobliskiego sklepu z obuwiem, Johnny Brewer, który zawiadomił bileterkę. Ta zadzwoniła na policję. Brewer zidentyfikował Oswalda i policjanci, po krótkiej szamotaninie (Oswald próbował strzelać, ale pistolet nie wypalił) odwieźli go na posterunek.